【正文】 ................................................... 18 第三章 諧波抑制技術(shù)及有源濾波技術(shù)的研究 ..................... 19 電力諧波抑制途徑 ............................................................................................ 19 主動型諧波抑制途徑 ............................................................................. 19 被動型諧波抑制途徑 ............................................................................ 20 有源電力濾波器的工作原理和結(jié)構(gòu) ................................................................ 22 有源電力濾波器的工作原理 ................................................................. 22 并聯(lián)有源濾波器 ..................................................................................... 23 串聯(lián)型有源電力濾波器 ......................................................................... 25 有源電力濾波器雙向補(bǔ)償特性 ........................................................................ 26 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 5 本章小結(jié) ............................................................................................................ 27 第四章 有源電力濾波器常用檢測與控制方法 ..................... 28 有源并聯(lián)電力濾波器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................ 28 有源并聯(lián)電力濾波器諧波檢測常用方法 ........................................................ 30 三相電路瞬時(shí)無功功率理論 ................................................................. 30 p—q 檢測法 .......................................................................................... 33 pqii? 檢測法 ......................................................................................... 35 有源電力濾波器電流控制常用方法 ................................................................ 36 周期采樣控制法 ..................................................................................... 37 滯環(huán)比較控制法 ..................................................................................... 37 三角波比較方式 .................................................................................... 38 本章小結(jié) ............................................................................................................ 39 第五章并聯(lián)有源諧波電流檢測及控制仿真分析 .................... 40 基于瞬時(shí)無功功率理論諧波檢測方法仿真研究 ........................................... 40 基于瞬時(shí)無功功率理論諧波檢測方法仿真模型建立 ........................ 40 基于瞬時(shí)無功功率的 p—q 和 pqii? 檢測法的仿真結(jié)果分析 ............ 43 并聯(lián)型有源電力濾波器電流跟蹤控制技術(shù)的仿真 ..................................... 45 三角波比較 方式的仿真結(jié)果 .............................................................. 45 滯環(huán)比較控制方式仿真結(jié)果 .............................................................. 47 本章小結(jié) ......................................................................................................... 48 第六章結(jié)論與展望 ................................................ 49 結(jié)論 .................................................................................................................... 49 展望 .................................................................................................................... 49 參考目錄 ......................................................... 50 致 謝 ............................................................. 54 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 6 第一章 緒論 諧波的提出及研究意義 “諧波一詞起源于聲學(xué)。為此，除了引進(jìn)發(fā)達(dá)國家研制的諧波監(jiān)測儀器外，還應(yīng)當(dāng)研究符合我國電網(wǎng)現(xiàn)狀的諧波分析方案，以提高電網(wǎng)諧波監(jiān)測分析水平，這對于抑制高次諧波含量是十分必要和有價(jià)值的。 (3) 小 波變換檢測法 對諧波電流進(jìn)行動態(tài)抑制時(shí)，不必分解出各次諧波分量．只需檢測出除基波電流外的總畸變電流，但對出現(xiàn)諧波的時(shí)間問題，傅里葉變換就無能為力。所以．此方法只適用于三相電壓正舷、對稱情況下的三相電路諧波和基波無功電流的檢測。 20 世紀(jì) 80 年代由于大功率全控型功率器件的 成熟， PWM 技術(shù)的進(jìn)步，以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流實(shí)時(shí)監(jiān)測 方法 的提出，使 APF 得以迅猛發(fā) 展。我國雖然在理論上取得了一定的進(jìn) 展，由于多方面條件的限制，我國的有源濾波技術(shù)還處在研究試驗(yàn)階段，工業(yè)應(yīng)用上只有少數(shù)幾臺樣機(jī)投入運(yùn)行，至今未有并聯(lián)型有源電力濾波器正式產(chǎn)品用于實(shí)際。在進(jìn)行諧波分析時(shí)，正弦電壓通常由下數(shù)學(xué)式表示 [34]： ? ? ? ?2 s inu t U w t a?? (21) 式中 U－ 電壓 有效值； a－ 初相角 ； w－ 角頻率 ； 2 2 /w f T???? f － 頻率 ； T－ 周期 。當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性設(shè)備時(shí)，設(shè)備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流波形因而發(fā)生了畸變。諧波還使變壓器的鐵耗增大，這主要表現(xiàn)在鐵心中的磁滯損耗增加，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。在工作中它們都有可能造成誤動作。 (2) 利用脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù) 采用 PWM 技術(shù)的基本原理是在所需的頻率周期內(nèi)，將直流電壓調(diào)制成等幅不等寬的系列交流輸出電壓脈沖，來達(dá)到抑制諧波的目的。 (5) 諧 波電流增大時(shí)，濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重，可能造成濾波器過載。負(fù)載電流 i 按博里葉級數(shù)展開為： ? ? ? ?1 1 1 11211sin c o s sin sin c o s sinl n n nnnp q hi I n wt I wt I wt I n wti i i? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ??? (31) 上式中， 1pi ? 11cos sinI wt? 是基波有功電流； 1qi ? 11sin cosI wt? 是基波無功電流； hi ? ? ?2 s innnn I nw t ??? ?? 是高次諧波電流。此時(shí)， LC 濾 波器補(bǔ)償、吸收比較固定的無功功率和頻率較離的諧波成分，而并聯(lián)有源濾波器補(bǔ)償變化較快的沖擊性無功功率和頻率較低的諧波成分。對基波而言，有源電力濾波江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 26 器呈零阻抗，不消耗基波功率 。 但是， 串聯(lián)型有源電力濾波器存在絕緣強(qiáng)度高、難以適應(yīng)線路故障條件以及不能進(jìn)行無功功率動態(tài)補(bǔ) 償?shù)热秉c(diǎn)，且負(fù)載的基波電流全部流過連接用的變壓器，其工程實(shí)用性受到限制。因?yàn)榧嫫浯蟮难a(bǔ)償容量和寬的補(bǔ)償頻帶比較困難，新以單獨(dú)使用的并聯(lián) 型有源邀力濾波江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 24 器只適合于電流型諧波源的治理。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 22 (3) 不會與電網(wǎng)發(fā)生串或 并聯(lián)諧振現(xiàn)象，且能有效地抑制系統(tǒng)與無源濾波器之間的諧振； (4) 不存在過載現(xiàn)象，當(dāng)負(fù)載諧波電流較大時(shí)，仍能繼續(xù)運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中常用幾組單調(diào)濾波器和一組高通濾波器組成濾波器裝置。理論上講，隨著脈數(shù)的增加，網(wǎng)側(cè)電流諧波成分減少，電流波形接近于正弦波，即對諧波的抑制效果愈好。 由此可知，上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生誤動作。另外，諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，且由 于電壓變化率大，局部放電強(qiáng)度大，對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用，從而縮短電容器的 使用壽命。發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到絕緣對稱，以及其它一 些原因，發(fā)電源多少也會產(chǎn)生一些諧波 ,但一般很少。 (6) 對全文進(jìn)行了總結(jié)和展望 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 13 第二章 電力諧波分析 電力諧波的基本概念 國際上通行的諧波定義為 [33]：“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。研究最成熟的是并聯(lián)型，而且主要以理論研究和試驗(yàn)研究為主。但它也有江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 10 其一些不足之 處 [6,7,8]， 主要表 現(xiàn)為： 由于系統(tǒng)中的電源和 線路都存在阻抗，所以會影響補(bǔ)償特性： 單 調(diào)諧無源濾波器僅在其調(diào)諧點(diǎn)及附近具有較好的濾波效果，偏離調(diào)諧點(diǎn)后，濾波效果將明顯變差。缺點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)速度較慢。模擬信號經(jīng)采樣，離散化為數(shù)字序列信號后，經(jīng)微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行諧波分析和計(jì)算，得到基波和各次諧波的幅值和相位，并可獲得更多的信息，如諧波功率、諧波阻抗以及對諧波進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)和分析等，各種分析計(jì)算結(jié)果可在屏幕上顯示或按需要打印輸出。我國過去對電網(wǎng)中的諧波問題未加重視和研究。 關(guān)鍵詞 : 電力系統(tǒng)諧波；有源電力濾波器；檢測；抑制； 非線性負(fù)荷 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 3 Detection Method for Reactive and Harmonic Current in Power System Abstract： Following the development of the national economy and the living standard of people, the electric power electronics product is broadly applied to the control realm in the industry. These electric powers electroni