【正文】 ?? cbacbai ii322310132βα式中，C32 是三相到兩相的坐標(biāo)變換陣，定義瞬時有功功率 P 和無功功率Q 為： (3)?????????????????????????? βααββα iuFqpiu1現(xiàn)在假設(shè)系統(tǒng)三相電壓和三相電流均為正序基波正弦信號時，設(shè)三相電壓、三相電流分別為： （4）????????????)3/2sin(iππwtEtumcba （5）?????????)/si(ππtIiimcba第 10 頁共 25 頁則變換到 ΑΒ 兩相靜止坐標(biāo)系中的向量為： (6)??????????????wtEuFmcosin231βα (7)?tIii ()iβα所以得到瞬時有功功率和無功功率為:, (8)cos231miuIEFp?? ?sin231miuIEFq??從式(8)可以看出，在三相系統(tǒng)的電壓和電流均為基波正序電壓和電流時，按照上面定義計(jì)算的瞬時有功功率和無功功率 P 、Q 只包含直流分量，并且與傳統(tǒng)的三相有功功率和無功功率計(jì)算的結(jié)果一樣。如式（9）所示： (9)[??????????????????]=??23??1????[??1??1]=1??2??23[??α ??β??β ???α ][??1??1]第 11 頁共 25 頁圖31p、q運(yùn)算方式原理將 Iaf、Ibf、Icf 與 Ia、Ib、Ic 相減,即得 Ia、Ib、Ic 的諧波分量Iah、Ibh、Ich。(SVPWM)是一種優(yōu)化的 PWM 技術(shù)，此方法控制簡單，電流波形畸變小，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方便，能明顯減少交流側(cè)電流的諧波成分，提高電壓利用率（比 SPWM 高 15％） ，已有取代傳統(tǒng) SPWM 的趨勢。arctg(Uα /Uβ )??????????=????????+?????????? ??????60O，即 Uβ 0 且(U α /Uβ ) 。在該環(huán)境下，用戶可通過拖拉和連接典型模塊的方式就可以繪制系統(tǒng)電路，從而很容易就能構(gòu)造出需要的連續(xù)系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和離散系統(tǒng)模型。諧波檢測第 17 頁共 25 頁模塊仿真圖如圖 43 所示。根據(jù)給定的仿真條件和計(jì)算的各參數(shù)，利用 節(jié)建立的 APF 系統(tǒng)進(jìn)行仿真，當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)為三相不可控整流橋時，以 A 相為例得到的仿真得到的波形如圖所示（補(bǔ)償設(shè)置為從 后開始）：圖 49 A 相負(fù)載電路上電流波形文字說明第 21 頁共 25 頁圖 410A 相負(fù)載電流諧波分量文字說明圖 411 六路 PWM 波第 22 頁共 25 頁圖 412 補(bǔ)償后的電流結(jié)論電力諧波廣泛存在于電力電網(wǎng)之中，嚴(yán)重威脅著人類賴以生存的電力環(huán)境。何老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)以及崇高的為人，都使我深深敬佩。（2）學(xué)校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制方式保存學(xué)位論文。（4）學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱。同時，還有感謝我深愛的父母，是他們含辛茹苦，任勞任怨讓我健康成長，并獲得一個很好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我順利畢業(yè)。電力有源濾波器是很有前景的一個諧波抑制手段。當(dāng)三相系統(tǒng)中的電流、電壓均為正序時，利用兩相/兩相的變換可以分別計(jì)算出瞬時的有功電流 IP 和瞬時無功電流IQ。如圖 41 所示為有源電力濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成模型。3第 13 頁共 25 頁定義：（13）????????)(sin4)(sin2)(sin3CgBgAgXUCBβα βαβ這里得 sin g( M)是符號函數(shù)，滿足： X 與空間電??????01iM壓矢量所在扇區(qū)號(sec)存在如下對應(yīng)關(guān)系：表 1 扇區(qū)表X 3 1 5 4 6 2sex Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ(2) 開關(guān)時間的計(jì)算如果空間電壓矢量在Ⅰ區(qū)，由圖 可知： （14）??????)60sin()cos(221S osTUβα則可以求得 T1 和 T2 為： （15）?????)60sin(23)31(1 odcdcsVTUβ βα同理當(dāng) URF 在其他扇區(qū)時，可計(jì)算 T1 和 T2： （16）???? ???? ）ππ（ ）ππ（ βα βα UUVTdcsdcs )1(sec3o)1(sec3in3)()i(321如果 T1+ T2TS，則過飽和。其中 U 1~U6六個非零矢量為基本有效矢量，U0(000)、U 7(111)為兩個零矢量。且圖中矩陣 C 如(10)式所示。 三相電路諧波和無功電流實(shí)時檢測以三相電路瞬時無功功率理論為基礎(chǔ)，計(jì)算 P、Q 或 IP、IQ 為出發(fā)點(diǎn)即可得出三相電路諧波和無功電流檢測的兩種方法，分別稱之為 P、Q 運(yùn)算方式和IP、IQ 方式 [4]。該方法對于三相平衡系統(tǒng)的瞬變電流檢測具有較好的實(shí)時性，有利于系統(tǒng)的快速控制，可以獲得較好的補(bǔ)償效果。這種控制方法具有反應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)、控制電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。但變結(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)的變化和外部干擾不敏感,具有很強(qiáng)的魯棒性。與三角載波控制相比,滯環(huán)比較控制具有開關(guān)損耗小、動態(tài)響應(yīng)快、魯棒性好、控制精度高等特點(diǎn)。后來又提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)檢測法。AKAGI 于 1984 年提出，僅適用于對稱三相電路，后經(jīng)過不斷地改進(jìn)，現(xiàn)已包括 PQ 法、IPIQ 法以及 DP 法等。串聯(lián)型 APF 將電源和負(fù)載隔離，阻止電源諧波電壓串入負(fù)載和負(fù)載電流流入電網(wǎng)。主要適用于抵消非線性負(fù)載的諧波電流、無功補(bǔ)償及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。選擇不同的整流負(fù)載，對負(fù)載電流波形和補(bǔ)償后的電流波形進(jìn)行對比，驗(yàn)證了 APF 的補(bǔ)償性能。 本課題研究方法有源電力濾波器是當(dāng)前對電網(wǎng)中諧波污染補(bǔ)償或抵消的有效手段，本文對有源電力濾波系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了理論研究和分析。由于并聯(lián)型的無源濾波器存在不少問題，影響到實(shí)際應(yīng)用。使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞。作為改善供電質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有源電力濾波器在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到了高度的重視和日益廣泛的應(yīng)用，目前世界上 APF 的主要生產(chǎn)廠家有日本三菱電機(jī)公司、美國西屋電氣公司和德國西門子公司等。（2）有源濾波目前，諧波抑制的一個重要趨勢是采用電力有源濾波器(ACTIVE POWER FILTERAPF)。 [9]因此，諧波治理已經(jīng)成為電氣工程領(lǐng)域迫切需要解決的問題。第 2 頁共 25 頁諧波污染是電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙。總結(jié)二者，目前國際普遍定義諧波為：諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍 [9]。目前的大型企業(yè)中，幾乎每家企業(yè)都或多或少有著電網(wǎng)污染的現(xiàn)象。在MATLAB中建立了各個子模塊的仿真模型和并聯(lián)型有源電力濾波器的整體仿真模型。雖然傳統(tǒng)的無源電力濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)成熟、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但同時也有一些缺點(diǎn)，例如只能抑制固定的幾次諧波，并對某次諧波在一定條件下會與電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生諧振反而而使諧波放大。 harmonic。供電系統(tǒng)中的諧波問題已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注，為了保證供電系統(tǒng)中所有的電氣、電子設(shè)備能在電磁兼容意義的基礎(chǔ)上進(jìn)行正常、和諧的工作，必須采取有力的措施，抑制并防止電網(wǎng)中因諧波危害所造成的嚴(yán)重后果。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。然而，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙，它迫使電力電子領(lǐng)域的研究人員必須對諧波問題進(jìn)行更為有效研究。目前濾波是治理電網(wǎng)污染的有效方法，濾波就是將信號中特定的波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛的重視，并且在日本等國得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前研究工作的關(guān)鍵是加快有源電力濾波器在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用，提高實(shí)際應(yīng)用水平 [1]。諧波污染對通信、第 4 頁共 25 頁計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。在裝置技術(shù)方面。 本文研究的內(nèi)容本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：第一部分為引言，概述了課題背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、有源電力濾波器發(fā)展現(xiàn)狀以及本課題研究方法等。通過可控功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流, 使電源的總諧波電流為 0, 從而達(dá)到實(shí)時補(bǔ)償諧波電流的目的。通過 1 個匹配變壓器將 APF 串聯(lián)在電源和負(fù)載之間, 以消除電壓諧波 , 平衡或調(diào)整負(fù)載的端電壓。該類 APF 的主要問題是控制復(fù)雜、造價(jià)較高。但該方法以平均有功功率理論為基礎(chǔ)，至少存在一個工頻周期的延時，實(shí)時性較差。 APF 的補(bǔ)償電流控制方法目前電力有源濾波器的閉環(huán)控制策略中最常用的是 PI 控制，另外國內(nèi)外的學(xué)者還對變結(jié)構(gòu)控制，模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)控制等現(xiàn)代新型控制方法進(jìn)行了研究。為了解決開關(guān)頻率變化的問題,第 8 頁共 25 頁提出了基于電壓矢量的滯環(huán)電流控制法[8]。他利用前一時刻補(bǔ)償電流的參考值和實(shí)際值,計(jì)算出下一時刻的電流參考值及各種開關(guān)狀態(tài)下的逆變器電流輸出值,然后選擇某種開關(guān)模式作為下一時刻的開關(guān)狀態(tài),從而達(dá)到電流誤差等于零的目標(biāo)。調(diào)制方法便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。這種檢測方法有可以分為 PQ 法和 IPIQ 法。該方法由定義計(jì)算的 P、Q 經(jīng)低通濾波器 LPF 濾波得到 P、Q 的直流分量PQ1。 SVPWM 調(diào)制策略采用同步旋轉(zhuǎn)變換的控制方法得到 DQ 兩相的電壓給定后，可以采用正弦脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)來得到三相 VSR 六個開關(guān)管的開關(guān)信號。這樣對任一空間電壓矢量就可以用兩個相鄰的非零矢量和兩個零矢量去逼近，使三相橋的輸入為等效正弦波。同理可以得到其他扇區(qū)開關(guān)變換轉(zhuǎn)換順序，如下表所示。圖 42 所示為非線性負(fù)載仿真模塊。PWM 的整體仿真如圖 48 所示。第 23 頁共 25 頁參考文獻(xiàn)[1]姜齊榮，——結(jié)構(gòu)文中除了特別加以標(biāo)注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學(xué)院或其他教學(xué)機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。特此聲明！ 作者簽名： 年 月 日第 26 頁共 25 頁附錄