【正文】 當(dāng)補(bǔ)償電路中沒有儲能元件時(shí)，通過補(bǔ)償 0 軸 瞬時(shí)有功功率 0p 消除中性線電流時(shí)，需要調(diào)整 瞬時(shí)有功功率 ??p 使??pp ?0 值保持常量。 也可以把某一相的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流分別為該相瞬時(shí)電流的有功分量和無功分量。 (4)基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測法 1983 年，日本學(xué)者 赤木泰文 等人提出了瞬時(shí)無功功率理論，利 用此理論，先檢測出三相電壓與負(fù)載電流并變換到 0?? 坐標(biāo)系下，再計(jì)算出畸變電流的瞬時(shí)有功功率和瞬無功功率，濾去基波分量后得到高次諧波瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功功率，然后從中取出補(bǔ)償電流，最后將它們變換到 abc 坐標(biāo)下即得到了所需補(bǔ)償?shù)闹C波電流。 但總的來說，由于受各種條件限制，我國有源電力濾波器的實(shí)際應(yīng)用水平不高，范圍不大。在電網(wǎng)向有源電力濾波器直流側(cè)充電 時(shí)，它作為整流器工作。無源電力濾波器 (Passive Power Filter，簡稱 PPF)由一組針對特定頻率的 LC 單調(diào)諧濾波器組成，既可以第二章 諧波及有源電力濾波器 7 補(bǔ)償諧波，又可以補(bǔ)償無功功率。 ????? ???? )(c os)(u1 ttdnta n。對諧波源用戶而言 , 其計(jì)量入口處的總有功將是基波有功和諧波有功之代數(shù)和 。僅依靠過去的無源濾波技術(shù)治理諧波已不能滿足要求，研究和開發(fā)適應(yīng)這一要求的新技術(shù)已成為近年來電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。 電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀(jì) 20 年代和 30 年代就引起了人們的關(guān)注。 本文首先針對諧波問題，敘述了諧波產(chǎn)生原因、危害等，并介紹了諧波抑制方法。世界各國都對諧波問題給予充分關(guān)注，定期召開有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)討論會(huì)。 系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類： (1)含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源； (2)含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。 鑒于諧波的諸多危害，以及諧波污染的日益嚴(yán)重，世界各國都對諧波問題非常重視，不少國家制定了針對電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)。國際上公認(rèn)的諧波含義為 ： “諧波是一個(gè)周期電 氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。 1991 年， 等人提出了一種 APF與 PF 串聯(lián)后再并入交流系統(tǒng)的 HAPF。 有源電力濾波器的分類 有源電力濾波器按照所使用的變流器類型可分為 ： 電流型有源濾波器 (CSI)和電 壓型有源濾波器 (VSI )； 按照與負(fù)載連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為 ： 并聯(lián)型、串負(fù)載 主 電路 指令電流 運(yùn)算電路 驅(qū)動(dòng) 電路 電流跟蹤 控制電路 電源s is iL ic HPF R L ic* APF 圖 21 系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 第二章 諧波及有源電力濾波器 9 聯(lián)型和串、并聯(lián)混合使用型 ； 按照使用場合的電源相數(shù)可分為 ： 單相、三相三線和三相四線用有源電力濾波器等。 (1)用模擬帶通濾波器檢測的方法。所以目前使用較多的是基于瞬時(shí)無功理論的電流檢測方法。但在三相電壓畸變或負(fù)載電流不對稱情況下，該定義中的各個(gè)物理量不再有明確的物理意義 ，按照該定義也不能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)無功電流和諧波電流的完全補(bǔ)償。 L P FL P F32C 23C32CpqC1?pqCaebece ?e ?eaibici ?i?ipq?p?q fi? fi ? afi bfi cfi???ahibhichi 圖 41 qp 檢測 法原理圖 圖中 pqCC32 如式（ 312）、（ 319）所示： ????????????????????23212321013223C 為32C 的逆矩陣， ?????? ?????? ee eeCpq ，?????????????????????222222221????????????eeeeeeeeeeeeC pq 為pqC 的逆 矩陣。 (1) 0?? 瞬時(shí)功率理論 這種理論將 abc 坐標(biāo)系中的電壓和電流轉(zhuǎn)換到 0?? 坐標(biāo)系中。 定義 1： 三相電路瞬時(shí)有功電流 pi 和瞬時(shí)無功電流 qi 分別定義為相量 i 在相量 e 及其法線上的投影，即 ?cosiip ? （ 315） ?siniiq ? （ 316） 式中， ie ??? ?? 。因此，用這種方法求得的 “ 瞬時(shí)有功電流 ” 實(shí)際是幾個(gè)周期前的電流值。 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢 作為改善和提高電能質(zhì)量的主要措施之一，有源電力濾波器技術(shù)近年來取得了大的發(fā)展。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例 。 第二章 諧波及有源電力濾波器 6 HRIn = %1001 ?IIn （ 25） 式中 In — 第 n 次諧波電流有效值； I1 — 基波電流有效值； 諧波電壓含量 UH 和諧波電流含量 IH 分別定義為 : ???? 22n nH UU （ 26） ???? 22n nH II （ 27） 電壓諧波總畸變率 TNDn (Total Harmonic Distortion)和電流諧波總畸變率THDi 分別定義為 : THDn = %1001 ?UU H (28) THDi = %1001 ?IIH （ 29） 以上介紹了 諧 波以及 與諧波有關(guān)的基本概念。 f— 頻率 : T— 周期。 3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振 , 引起電網(wǎng)嚴(yán)重事故。這意味著信息社會(huì)不僅依賴于電力供應(yīng)， 而且更需要新的特殊的電力供應(yīng)。 本文 建立 MATLAB/Simulink 的仿真模型，著重對基于瞬時(shí)無功功率理論的幾種諧波電流檢測方法 ： pq 檢測法、 qp ii 檢測法 分別進(jìn)行仿真，并對比 仿真結(jié)果，得出較好的諧波或無功電流檢測方 案。詳細(xì)介紹了瞬時(shí)基于無功功率理論的幾種諧波和無功電流檢測方法 ： pq 檢測法、 qp ii 檢測法和 dq0 檢測法，并分析了它們的檢測原理、特點(diǎn)及使用局限性。隨著信息產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計(jì)算機(jī)管理及先進(jìn)控 制技術(shù)的應(yīng)用 ，現(xiàn)代數(shù)字信息對供電可靠性及個(gè)性化電能質(zhì)量需求有了更高的要求。諧波會(huì) 增加 電 機(jī) 的 附加損 耗 , 產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng) 和過電壓 , 諧波會(huì)使變壓器局部嚴(yán)重過熱 , 絕緣老化 , 壽命縮短以至損壞。 ?— 角頻率 , T??? 2f2 ??? 。 HRUn = %1001 ?UUn （ 24） 式中 Un — 第 n 次諧波電壓有效值； U1 — 基波電壓有效值； n 次諧波電流含有率以 HRIn 表示 。 有源電力濾波器的組成、原理和發(fā)展趨勢 有源電力濾波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 有源電力濾波器 (APF)根據(jù)與補(bǔ)償對象連接的方式的不同，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，實(shí) 際應(yīng)用中多為并聯(lián)型。 值得關(guān)注的是 并聯(lián)型 APF 與 LC 并聯(lián)結(jié)構(gòu)，這是有源電力濾波器中最基本的形式，也是目前應(yīng)用最多的一種。它的缺點(diǎn)是 ： 因?yàn)? Fryze 功率定義是建立在平均功率基礎(chǔ)上的，所以要求得瞬時(shí)有功電流需要進(jìn)行一個(gè)周期的積分，再加其它運(yùn)算電路，要有幾個(gè)周期延時(shí)。 ?? 變換的公式為： ????????????????????????????????????????????????????????????????????cbacbaeeeeeiiiii232302121132232302121132???? (312) 記 ????????????????23230212113232c 在圖 32 所示的 ?? 平面上，相量 ?e ， ?e 和 ?i ， ?i 分別可以合成為（旋轉(zhuǎn)）電壓相量 e 和電流相量 i： eeeee ??? ???? （ 313） 第 三 章 無功功率理論 14 iiiii ??? ???? （ 314） 式中， e， i 分別為相量 e， i 的模， e? ， i? 分別為相量 e， i 的幅角。在三相四線制系統(tǒng)中，0?? 瞬時(shí)功率理論表明瞬時(shí)有功功率和無功功率是與瞬時(shí)有功電流和無功電流聯(lián)系在一起的，但是瞬時(shí)功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式并不滿 足能量守恒。 該方法根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論算出 qp、 ，經(jīng)低通濾波器 (LPF)得 qp、 的直流分量 qp、 。 abc 坐標(biāo)系與 0dq 坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系用正交的 park 變換矩陣 0dqC 來表示 ： ???????????????????????? ???????? ????????? ??????? ??22222232s i n32s i ns i n32c o s32c o sc o s320????wtwtwtwtwtwtC dq (363) 由于 0dqC 是正交矩陣，有 Tdqdq CC 010 ?? ，所以其逆矩陣為： 第 三 章 無功功率理論 19 ???????????????????????? ???????? ??????? ???????? ????2232s i n32c o s2232s i n32c o s22s i nc o s3210????wtwtwtwtwtwtC dq (364) 0dq 坐標(biāo)系表示的電壓、電流與以 abc 坐標(biāo)系表示的電壓、電流之間的變換關(guān)系如下 ： ?????????????????????cbadqqdvvvCvvv00 (365) ??????????????????????010vvvCvvvqddqcba (366) ???????????????????????????????????????????01000 iiiCiiiiiiCiiiqddqcbacbadqqd， (367) 三相瞬時(shí)功率為：