【正文】 當補償電路中沒有儲能元件時，通過補償 0 軸 瞬時有功功率 0p 消除中性線電流時，需要調整 瞬時有功功率 ??p 使??pp ?0 值保持常量。 也可以把某一相的瞬時有功電流和瞬時無功電流分別為該相瞬時電流的有功分量和無功分量。 (4)基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測法 1983 年，日本學者 赤木泰文 等人提出了瞬時無功功率理論，利 用此理論，先檢測出三相電壓與負載電流并變換到 0?? 坐標系下，再計算出畸變電流的瞬時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有功功率和瞬時無功功率，然后從中取出補償電流，最后將它們變換到 abc 坐標下即得到了所需補償?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際應用水平不高，范圍不大。在電網(wǎng)向有源電力濾波器直流側充電 時，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 單調諧濾波器組成，既可以第二章 諧波及有源電力濾波器 7 補償諧波，又可以補償無功功率。 ????? ???? )(c os)(u1 ttdnta n。對諧波源用戶而言 , 其計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治理諧波已不能滿足要求，研究和開發(fā)適應這一要求的新技術已成為近年來電力系統(tǒng)領域中的熱點。 電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀 20 年代和 30 年代就引起了人們的關注。 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注，定期召開有關諧波問題的學術討論會。 系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類： (1)含半導體非線性元件的諧波源； (2)含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源。 鑒于諧波的諸多危害，以及諧波污染的日益嚴重，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)諧波和用電設備諧波的國家標準。國際上公認的諧波含義為 ： “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”。 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 )； 按照與負載連接的拓撲結構可分為 ： 并聯(lián)型、串負載 主 電路 指令電流 運算電路 驅動 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無功理論的電流檢測方法。但在三相電壓畸變或負載電流不對稱情況下，該定義中的各個物理量不再有明確的物理意義 ，按照該定義也不能實現(xiàn)瞬時無功電流和諧波電流的完全補償。 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?? 瞬時功率理論 這種理論將 abc 坐標系中的電壓和電流轉換到 0?? 坐標系中。 定義 1： 三相電路瞬時有功電流 pi 和瞬時無功電流 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 “ 瞬時有功電流 ” 實際是幾個周期前的電流值。 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢 作為改善和提高電能質量的主要措施之一，有源電力濾波器技術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 與諧波有關的基本概念。 f— 頻率 : T— 周期。 3）諧波會引起電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振 , 引起電網(wǎng)嚴重事故。這意味著信息社會不僅依賴于電力供應， 而且更需要新的特殊的電力供應。 本文 建立 MATLAB/Simulink 的仿真模型，著重對基于瞬時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 分別進行仿真，并對比 仿真結果，得出較好的諧波或無功電流檢測方 案。詳細介紹了瞬時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、特點及使用局限性。隨著信息產(chǎn)業(yè)、高新技術產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計算機管理及先進控 制技術的應用 ，現(xiàn)代數(shù)字信息對供電可靠性及個性化電能質量需求有了更高的要求。諧波會 增加 電 機 的 附加損 耗 , 產(chǎn)生機械震動 和過電壓 , 諧波會使變壓器局部嚴重過熱 , 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構和工作原理 有源電力濾波器 (APF)根據(jù)與補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 際應用中多為并聯(lián)型。 值得關注的是 并聯(lián)型 APF 與 LC 并聯(lián)結構，這是有源電力濾波器中最基本的形式，也是目前應用最多的一種。它的缺點是 ： 因為 Fryze 功率定義是建立在平均功率基礎上的，所以要求得瞬時有功電流需要進行一個周期的積分，再加其它運算電路，要有幾個周期延時。 ?? 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）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?? 瞬時功率理論表明瞬時有功功率和無功功率是與瞬時有功電流和無功電流聯(lián)系在一起的，但是瞬時功率的數(shù)學表達式并不滿 足能量守恒。 該方法根據(jù)瞬時無功功率理論算出 qp、 ，經(jīng)低通濾波器 (LPF)得 qp、 的直流分量 qp、 。 abc 坐標系與 0dq 坐標系之間的變換關系用正交的 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 坐標系表示的電壓、電流與以 abc 坐標系表示的電壓、電流之間的變換關系如下 ： ?????????????????????cbadqqdvvvCvvv00 (365) ??????????????????????010vvvCvvvqddqcba (366) ???????????????????????????????????????????01000 iiiCiiiiiiCiiiqddqcbacbadqqd， (367) 三相瞬時功率為：