【正文】 了檢測諧波法會(huì)受到電壓波形畸變影響的不足。所以濾波得到的直流分量、和電網(wǎng)中的基波電流是相互對(duì)應(yīng)的。而瞬時(shí)無功功率理論中的概念，都是在瞬時(shí)值的基礎(chǔ)上定義的，不僅適用于正弦波，也適用于非正弦波和任何過渡過程的情況。即 (37) (38) 將方程式(25)、式(26)及代入方程式(27)、(28)中，得出：寫成矩陣形式為： (39) 式中 三相瞬時(shí)電壓可以表示為： (310) 將式(210)代入(21)得： (311) 將式(211)代入(29)得 (312) 因?yàn)?，所以? (313) 其中：在傳統(tǒng)理論中，對(duì)有功功率和無功功率的定義是基于平均值或者向量的，他們只有在電壓和電流是正弦波的時(shí)候才有意義。以該理論為基礎(chǔ)可以得出用于有源電力濾波器的諧波和無功電流實(shí)時(shí)檢測方法。數(shù)字顯微鏡”的美譽(yù)。因此，用這種方法求得的“瞬時(shí)有功電流”實(shí)際上是幾個(gè)周期前電流，實(shí)時(shí)性不好。它們的有效值為： 同理可以寫出B，C 兩相電流的表達(dá)式，分別如下： (27) (28)以上分析可得出以下結(jié)論：（1）各次諧波對(duì)基波的比值，也就是諧波的含有量，與諧波的次數(shù)成反比；（2）三相橋式整流電路中只含有（6k177。 將交流側(cè)理想的方波電流進(jìn)行傅立葉分解得到： (26)式中： (n=1,3,5,7…） 從上式看出，當(dāng)正弦波電壓加在單相橋式整流電路上時(shí)，電源側(cè)只含有奇次諧波分量，說明電源側(cè)的電流發(fā)生了畸變，即有諧波電流存在。誤差可以分為：幅值誤差和相位誤差，會(huì)影響有源電力濾波器的補(bǔ)償特性，使諧波源的諧波不能徹底完全補(bǔ)償。由于結(jié)構(gòu)上不可能完全對(duì)稱，空氣隙的磁導(dǎo)不可能完全均勻等因數(shù)，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)總會(huì)產(chǎn)生一些諧波分量，其諧波電勢取決于發(fā)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)及工況，它是一個(gè)諧波電壓源。 并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償特性的研究并聯(lián)型APF不是一種理想的補(bǔ)償裝置，其補(bǔ)償特性會(huì)受到諧波源特性的影響。在這種方式中，APF 不直接承受系統(tǒng)基波電壓，因此裝置容量小，開關(guān)器件耐壓等級(jí)降低，克服了大容量APF 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、損耗大、成本高的缺點(diǎn)，使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好性能。對(duì)基波而言，APF 呈幾乎為零的極低阻抗，不消耗基波功率。（1） 并聯(lián)APF+并聯(lián)PF 并聯(lián)APF+并聯(lián)PF 的HAPF 在使用這種裝置時(shí)，由于電網(wǎng)與APF 及APF 與PF 之間存在諧波通道，特別是APF與PF 之間的諧波通道，可能使APF 注入的諧波又流入PF 及系統(tǒng)中。這種裝置并聯(lián)接入電網(wǎng)，相當(dāng)于一個(gè)受控電流源，消除電流型負(fù)載的諧波。與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有以下特點(diǎn)：（1）不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制閃變，補(bǔ)償無功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)，在性價(jià)比上較為合理；（2）濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)；（3）具有自適應(yīng)功能，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。雙調(diào)諧的LC 濾波器同時(shí)可以濾除兩種頻率的諧波；也可以作成多階的，但因其電路復(fù)雜，所以應(yīng)用較少。（6）采用有源電力濾波器APF（Active Power Filter）。在電力系統(tǒng)，中并聯(lián)電容器組可以改善無功，起改善功率因數(shù)和調(diào)節(jié)電壓的作用。（2）采用交流濾波裝置。 （10）干擾通信系統(tǒng)。 （7）增加感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的損耗，使電動(dòng)機(jī)過熱。一般來說，電壓升高10％，電容器壽命縮短1／2。諧波使變壓器銅耗增大，其中包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗和導(dǎo)體外部因漏通而引起的雜散損耗。 諧波研究的意義，在于諧波的危害十分嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）引起供電電壓畸變。通常所謂的電弧爐是指用于鋼鐵冶煉的交流電弧爐。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大。因此，發(fā)電機(jī)更多的是被看作是吸收諧波的末端支路。諧波源是指各類特定的用電設(shè)備，即非線性用電設(shè)備，或稱非線性電力負(fù)荷。世界許多國家都發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)，或由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定限制諧波的規(guī)定。 正弦電壓施加在線性無源元件電阻、電感和電容上，其電源和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。（4）總結(jié)與展望?？偟膩碇v，目前我國有源電力濾波技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，仍處于試驗(yàn)和攻堅(jiān)階段，特別是在既治理諧波又補(bǔ)償無功功率的HAPF系統(tǒng)方面，還有許多基礎(chǔ)理論與技術(shù)有待于深入研究。于此同時(shí)，我國許多科研和生產(chǎn)單位，一些高等院校相繼開展了諧波研究工作，在多次學(xué)術(shù)會(huì)議上交流了這一方面的成果。最近幾十年，電力諧波的研究，已經(jīng)滲透到了許多其它學(xué)術(shù)領(lǐng)域，并且形成了自己特有的理論體系、分析研究方法、控制與治理技術(shù)、監(jiān)測方法與技術(shù)、限制標(biāo)準(zhǔn)與管理制度等。諧波研究的意義，還在于其對(duì)電力電子技術(shù)自身發(fā)展的影響。改善電能質(zhì)量，既需要供電部門提高供電質(zhì)量，同時(shí)在用戶側(cè)就地改善電能質(zhì)量也是很有必要的，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確指出：用戶的非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷、非對(duì)稱負(fù)荷對(duì)供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或?qū)Π踩\(yùn)行構(gòu)成干擾和妨礙時(shí)，用戶必須采取措施加以消除。對(duì)電力電子來說，無諧波就是“綠色的主要標(biāo)志之一。從1984年開始，每兩年召開一次的電力系統(tǒng)國際諧波會(huì)議(ICHPS)為這個(gè)領(lǐng)域的國際交流提供了直接的渠道，正推動(dòng)著諧波研究工作深入開展。研究最成熟的是并聯(lián)型，而且主要以理論眼界和實(shí)驗(yàn)研究為主。(1) 首先對(duì)課題的背景和國內(nèi)外諧波問題及其現(xiàn)狀進(jìn)行了描述。諧波頻率與基波頻率的比值 （ n =f n / f l ） 稱為諧波次數(shù)。理論上任何周期性波形都可以分解成傅立葉級(jí)數(shù)形式，稱為諧波分析或頻域分析。我國原水利電力部于1984年根據(jù)原國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)所批的《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定，制定并發(fā)布了SDl26．84《電力系統(tǒng)諧波暫行規(guī)定》。雖然變壓器個(gè)體一般產(chǎn)生的諧波較小或很小，但其群體產(chǎn)生的諧波總和則相當(dāng)大。綜上所述，諧波源即為各類非線性用電設(shè)備、變壓器和各類鐵芯電抗器。其主要為各種交直流變流裝置（整流器、逆變器、斬波器、變頻器）以及雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等。鐵合金礦石爐、電石爐和電弧爐雖都采用石墨電極來注入熔化電流，但用電特性有很大差別。諧波電流一方面在輸電線路上產(chǎn)生諧波壓降，另一方面增加了輸電線路上的電流有效值，從而引起附加輸電損耗。對(duì)于帶不對(duì)稱負(fù)載的變壓器來說，如果負(fù)載電流中含有直流分量，會(huì)引起變壓器磁路飽和，從而大大增加交流勵(lì)磁電流的諧波分量。由于電容器的容抗與頻率成反比，因諧波電壓作用下的容抗要比在基波電壓作用下的容抗小得多，從而使諧波電波形畸變比基波電壓的波形畸變大得多，即使電壓中諧波所占比例不大，也生顯著的諧波電流。當(dāng)換流裝置的容量達(dá)到電網(wǎng)短路容量的1／3．1／2或以上時(shí)，或者雖未達(dá)到此值而電網(wǎng)參數(shù)易引起較低次諧波次數(shù)(第2次至第9次)的諧波諧振時(shí)，交流電網(wǎng)電壓畸變可能引起常規(guī)控制角的觸發(fā)脈沖間隔不等，并通過正反饋而放大系統(tǒng)的電壓畸變，使整流器工作不穩(wěn)定，對(duì)逆變器可能發(fā)生連續(xù)的換相失敗而無法工作。諧波還會(huì)對(duì)以下設(shè)備產(chǎn)生影響：使斷路器斷弧困難，斷路器開斷能力降低；引起避雷器諧波過電壓而損害；延遲或阻礙消弧線圈滅弧作用；電壓互感器由于諧振而損害；增大中性線電流；電視機(jī)圖像變壞、翻滾：收音機(jī)引起雜音；微機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)錄波系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、誤動(dòng)、誤顯示和波形異常等。在運(yùn)行中濾波器除了能起到濾波作用外還能兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰?。?）LC無源濾波法。 無源電力濾波器簡述 無源電力濾波器（Passive Power Filter，簡稱PPF）是目前工程上應(yīng)用最多的濾波器，它不僅結(jié)構(gòu)簡單，投資少，而且可靠性高，運(yùn)行費(fèi)用也比較低。LC 濾波器的濾波原理是提供一并聯(lián)低阻抗通路，因此其濾波特性是由系統(tǒng)和濾波器的阻抗比所決定的，但無源電力濾波器也因此就存在以下缺點(diǎn)： （1）由于無源電力濾波器的濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行的工況影響比較大，想要設(shè)計(jì)得很理想往往比較困難，且諧振頻率依賴于元件參數(shù)，因此只能對(duì)主要諧波進(jìn)行濾波。 有源電力濾波器的分類1．直流APF 和交流APF 根據(jù)應(yīng)用場合不同，APF 可以分為直流APF 和交流APF 兩大類。另外，串聯(lián)型APF 經(jīng)過耦合變壓器串聯(lián)接入電網(wǎng)，相當(dāng)于一個(gè)受控電壓源，流過正常負(fù)荷電流，損耗較大。后者PPF 為一組高通濾波器，濾除高次諧波及APF（變流器）產(chǎn)生的開關(guān)次諧波，而APF 只補(bǔ)償較低次諧波，這樣，變流器開關(guān)頻率可以較低，可以采用頻率較低的大功率開關(guān)器件，降低成本，減少損耗。對(duì)諧振頻率處的諧波，無源濾波器呈極低阻抗。（4） 注入型APF 串聯(lián)諧振注入型 并聯(lián)諧振注入型 為了將單獨(dú)使用的APF 上承受的基波電壓移去，使有源裝置只承受諧波電壓，從而顯著降低有源裝置的容量，可以選擇用LC 串聯(lián)或并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)作為注入電路（）。諧波源分為諧波電流源和諧波電壓源件，這是諧波產(chǎn)生的根本原因。1．諧波含有率HR 該次諧波的均方根值與基波均方根值的百分比表示，稱為諧波含有率HR。由于電力系統(tǒng)中大多數(shù)諧波源為諧波電流源要補(bǔ)償諧波就要有一個(gè)APF向電流型諧波源提供諧波電流，從而，電源只向諧波源提供基波電流。 是三相6 脈波整流電路接線圖。優(yōu)點(diǎn)是原理和實(shí)現(xiàn)電路簡單、造價(jià)低、輸出阻抗低、品質(zhì)因素易于控制。但是，NN用于工程實(shí)際還有很多問題：沒有規(guī)范的NN構(gòu)造方法，需要大量的訓(xùn)練樣本，如何確定需要的樣本數(shù)沒有規(guī)范方法，NN的精度對(duì)樣本有很大依賴性等。是目前波動(dòng)諧波和快速變化諧波的主要檢測方法。諧波檢測法是使用最早的方法，但是它只適用于電網(wǎng)電壓是三相對(duì)稱的并且沒有產(chǎn)生畸變的情況；法不僅適用于電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變的情況，而且也適用于對(duì)不對(duì)稱三相電網(wǎng)的檢測。定義1：相的瞬時(shí)無功電流(瞬時(shí)有功電流)為三相電路瞬時(shí)無功電流(瞬時(shí)有功電流)在軸上的投影，即式(3—14),(3—15)。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，分別稱之為檢測算法檢測方法。當(dāng)有源電力濾波器需要同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功時(shí)，就需要同時(shí)檢測出補(bǔ)償對(duì)象中的諧波電流和無功電流。通過低通濾波器得到的直流分量經(jīng)過坐標(biāo)反變換求出兩相坐標(biāo)系的電流， (321) 在經(jīng)過2/3變換得到三相的基波電流 (322) 最后的諧波為: (323) 與諧波檢測法相似，當(dāng)需要檢測諧波和無功電流之和時(shí)。為了取得理想補(bǔ)償特性，APF電流控制方法的選擇十分重要。電容值過小，主電路直流側(cè)電壓波動(dòng)就會(huì)過大；電容值過大，主電路直流側(cè)電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)就會(huì)變慢。4．2．2有源電力濾波器電流跟蹤控制技術(shù)有源電力濾波器的性能很大程度上依賴于控制器的水平，設(shè)計(jì)良好的控制器，選用合適的控制策略非常關(guān)鍵。正弦波被n等份后可以看為n個(gè)彼此相連的脈沖序列(寬度相等，幅值不等)，根據(jù)面積等效原理(實(shí)際是沖量相等)得到PWM波。滯環(huán)比較控制方式具有硬件電路簡單、電流響應(yīng)快、不需要載波輸出電壓中不含有特定頻率諧波分量等特點(diǎn)。放大器往往采用比例放大器或比例積分放大器。但有源電力濾波器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，很難將主電路直流側(cè)電壓控制在一個(gè)恒定值，直流側(cè)電壓隨補(bǔ)償電流和補(bǔ)償器工作模式的改變而改變，在允許的給定范圍內(nèi)波動(dòng)。如果忽略有源電力濾波器系統(tǒng)存在損耗，這一緩沖電容只是周期性地吸收和釋放能量，不需要電源提供能量。假設(shè)有源電力濾波器的補(bǔ)償容量Sc，則由式可得: (4一9)因此,確定了裝置的補(bǔ)償容量和允許的直流側(cè)電壓波動(dòng)之后，就可根據(jù)式(4一9)確定電容的容量。有源濾波器共有8種開關(guān)模式，任取其中一種非零開關(guān)模式進(jìn)行分析。本文用MATLAB 對(duì)三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，仿真電路 所示。從上面的仿真圖表明，并聯(lián)型有源電力濾波器能夠?qū)θ嗾鳂蜃韪行苑蔷€性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波進(jìn)行比較好的補(bǔ)償，證明了本次有源電力濾波器仿真的正確性以及的檢測及控制方式的可行性。有源電力濾波器優(yōu)于傳統(tǒng)的無源濾波器的顯著特點(diǎn)之一就是它能夠動(dòng)態(tài)地跟蹤負(fù)載諧波電流的變化，對(duì)諧波電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，所以它的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償特性是其重要的性能指