【正文】 00000 pppivivivivivp qdqqdddqTdqabcTabc ???????? (368) 式中， ddd ivp ? 為 d 軸瞬時功率； qqq ivp ? 為 q 軸瞬時功率； 000 ivp ? 為 0 軸瞬時功率； 系統(tǒng) 注入節(jié)點的有功功率應為三相瞬時功率的平均值，即 pP? (369) 令 2022 vvvA qd ??? (370) 對任意三相系統(tǒng)，一般有： AAA ~?? (371) 第 三 章 無功功率理論 20 式中 : A 表示該變量的恒定分量即平均值， A~ 表示該變量在一個周期內平均值為零的交變分量。第 三 章 無功功率理論 12 第 三章 無功功率理論 平均功率理論 傳統(tǒng)的平均功率理論建立在單相交流系統(tǒng)的基波正弦電壓和基波正弦電流信號的基礎上。 該方法使用模擬濾波器來實 現(xiàn)諧波電流檢測。 有源電力濾波器交流 A P F直流 A P F串聯(lián)型A P F并聯(lián)型A P F統(tǒng)一電能質量調節(jié)器單獨使用方式串聯(lián)混合型單獨使用方式并聯(lián)混合型注入回路方式與 LC 并聯(lián)與 LC 串聯(lián)串聯(lián)諧振方式并聯(lián)諧振方式 圖 22 有源電力濾波器的系統(tǒng)構成分類 下面根據(jù) APF 與負載連接的拓撲結構的分類方式對有源電力濾波器的基本原理作簡單的介紹。隨著現(xiàn)代控制理論和微處理器等方面的發(fā)展， PWM 變流器技術和 DSP 技術在電力有源濾 波器中廣泛應有，使電力電子裝置趨于數(shù)字化。所以，諧波次數(shù)必須為整數(shù) 。為了保證我國的電能質量，自 1990 年以來，我國相繼發(fā)布了多相電能質量國家標準 .這些標準的發(fā)布為提高我國的電能質量水平起到了很大的促進作用。前者如各種整流設備，交流調壓裝置，變流設備，直流拖動設備整流器， PWM 變頻器，相控調制變頻器以及現(xiàn)代工業(yè)設施為節(jié)能和控制用的電力電子設備等；后者如交流電弧爐，交流電焊機，日光燈和發(fā)電機，變壓器及鐵磁諧振設備等。國際電工委員會（ IEC）和國際大電網會議都相繼組成了專門的工作組，制定包括供電系統(tǒng)、各項電力設備和用 電設備以及家用電器在內的諧波標準 。其中，有源電力濾波器是抑制電網諧波的有效手段之一，這種濾波器能對頻率和幅度都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響，因而受到了廣泛重視。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍在廣泛采用。柔性配電新技術將為在電力市場條件下的電力用戶提供純凈、穩(wěn)定、可靠的綠色電源；同時，也提高了電能的傳輸效率，給供電部門帶來了可觀的經濟效益。非線性設備相當于諧波發(fā)電機 , 其產生的諧波有功方 向與基波有功相反 , 即由用戶送入電網。對于周期為 T= ??2 的非正弦電壓 u( t? )，一般滿足狄里赫利條件，可分解為如下形式的傅立葉級數(shù) u( t? )= a0+??? ?1n )s inc os( tbtna nn ?? （ 22） 式中 ??? ?? ??? )()(u10 tdta 。 無源電力濾波器 無源濾波方案是目前采用較多的諧波抑制手段。 作為主電路的 PWM 變流器，在產生補償電流時，主要作為逆變器工作。 但 在對國外研究成果進行消化吸收的基礎上，我國的有源濾波器的理論研究己經達 到或者接近國際先進水平。此方法的優(yōu)點是檢測精度較高，缺點是需要一定時間的電流值，計算量大，需花費較多的計算時間 。 從定義 3 可以得到以下性質： （ 1） 222 ppp iii ?? ?? （ 326） 222 qqq iii ???? （ 327） （ 2） ??? iii qp ?? （ 328） ??? iii pp ?? （ 329） 上述性質（ 1） （ 2） 是由 ? 軸和 ? 軸正交而產生的。 雖然三個瞬時功率 0p 和 ????qp 能夠進行獨立補償，但在 0?? 瞬時功率理論中， 瞬時有功 功率 0p 和 ??p 是互相影 響的。 由于這個原因， ?? 電路中的 有功功率 ??p 的改變會導致三相線電流發(fā)生畸變。 第 三 章 無功功率理論 16 定義 4： ?， ? 相的瞬時無功功率 ?q ， ?q （瞬時有功功率 ?p ， ?p ） 分別為該相瞬時電壓和瞬時無功電流（瞬時有功電流）的乘積，即 pee eiep p 22 2?????? ??? （ 330） pee eiep p 22 2?????? ??? （ 331） qee eeieq q 22??????? ??? （ 332） qee eeieq q 22??????? ???? （ 333） 從定義 4 可以得到以下性質： （ 1） ppp ?? ?? （ 334） （ 2） 0?? ?? qq （ 335） 定義 5： 三相電路各相的無功電流 aqi ， bqi ， cqi （瞬時有功電流 api ， bpi ，cpi ）是 ? ， ? 兩相瞬時無功電流 qi? ， qi? （瞬時有功電流 pi? ， pi? ）通過兩相到三相變換所得到的結果，即 ???????????????????ppcpbpapiiCiii??23 （ 336） ???????????????????qqcqbqaqiiCiii??23 （ 337） 式中， TCC 3223? 。此方法是目前 APF 中應用最廣泛的一種檢測方法，其優(yōu)點是能快速跟蹤補償電流，進行適時補償，系統(tǒng)頻率特性不變，即使高次諧波增加，系統(tǒng)也不會過載，且不受電網參數(shù)和負載變化的影響 ； 缺點是成本高，系統(tǒng)損耗大 。所以目前的主要發(fā)展方向是加快有源電力濾波器的產品化 。也就是說，它既可以工作在逆變器狀態(tài)，又可以工作在整流器狀態(tài)，而這兩種狀態(tài)無法嚴格區(qū)分 。它具有成本低、結構簡單、技術成熟等優(yōu)點。 第二章 諧波及有源電力濾波器 5 bn = ?1 ???? ??? )(sin)(u ttdnt。 諧波無功又稱非有功或畸變功率 ,其與基波無功的主要區(qū)別是：基波無功是由同次無功電流和電壓產生 ,而諧波無功包含了 各種 不同次電流和電壓向量乘積 , 其在一個完整周期內的積分值為零。用戶電力（ Custom Power）新技術主要利用 GTO、 IGBT 等大功率電力電子器件組成的控制設備向用戶提供增值的、高可靠的、高質量的電能，提高系統(tǒng)的供電可靠性（減少斷電次數(shù)），保證功率流 質量。當時在德國，由于使用靜態(tài)汞弧而造成了電壓、電流波形的畸變。電網中的諧波污染日益嚴重，影響到供電質量和用戶使用的安全性，因此電網諧波污染的治理越來越受到關注。 70 年代以來由于電力電 子 技術的 飛 速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭的應有日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。在實際存在系統(tǒng)電源阻抗時，畸變電流將在阻抗上產生電壓降，因為產生畸變電壓，畸變電壓將對所有的負載產生影響。這就導致了在非線性負荷中用一般感 應式儀表計量無功將產生較大的誤差 , 其統(tǒng)計的功率因數(shù)將會比真實值偏高 , 誤差值大小取決于波形畸變程度 , 一般誤差值范圍在 5%～ 15%之間。 bn = cncos n? ； 在式 (22)或式 (23)的傅立葉級數(shù)中，頻率為 1/T 的分量稱為基波，頻率為大于 1/T 的 整數(shù)倍基波頻率的分量稱為諧波，諧波次數(shù)為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。 20 世紀 80 年代后期有源電力濾波器（ APF）在日美等發(fā)達國家成功研制并投入使用。這樣，補償電流與負載電流中的諧波 及無 功成分相互抵消 。 下面我們就來看一下最基本的集中檢測的方法。然而，基于神經網絡、小波和模糊控制的算法雖然適用，但是這些算法過于復雜，不容易得 到推廣使用。 定義 6： a， b， c 各相的瞬時無功功率 aq ， bq ， cq （瞬時有功功率 ap ， bp ，cp ）分別為該相瞬時電壓和瞬時無功電流（瞬時有功電流）的乘積，即 Apeiep aapaa 23?? （ 349） 第 三 章 無功功率理論 18 Apeiep bbpbb 23?? （ 350） Apeiep ccpcc 23?? （ 351） Aqeeeieq cbaaqaa )( ??? （ 352） Aqeeeieq acbbqbb )( ??? （ 353） Aqeeeieq baccqcc )( ??? （ 354） 定義 6 也有 和定義 4 類似的性質： （ 1） pppp cba ??? （ 355） （ 2） 0??? cba qqq （ 356） 0dq 坐標系下 瞬時無功理論 0?? 坐標系下的瞬時無功功率理論是在三相對稱正弦電壓和對稱負載電流的條件下提出的，所定義的各物理量 有其明確的物理意義。 第四章 基于瞬時無功理論的諧波電流檢測法 23 第四章 基于瞬時無功理論的諧波電流檢測 法 三相三線制電路 qp 檢測 法 該檢測方法 原理 如圖 41所示。 0 軸和零序分量聯(lián)系在一起， ? 軸和 ? 軸分量與由正序分量和負序分量構成的分量相關 。 ?? 平面中的 pi 和 qi ，如圖 32 所示。 這對有源電力濾波器控制是一個難以接受的缺陷。具體表現(xiàn)在電能質量問題得到了政府和相關部門的高度重視 ；功率開器件的性價比也在逐步提升 ； 隨著新一代 DSP 的出現(xiàn)，控制系統(tǒng)的成本只占很小一部分等等。圖 11所示為最基本的有源電力濾波器的原理框圖 ?？梢钥闯?，諧波是一個周期電氣量中頻率為大于 1 整數(shù)倍基波頻率的正 弦波分量。 正弦電壓施加在電阻、電感和電容這些線性無源元件上，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關系，仍為同頻率的正弦波。 4）諧波會導致繼電保護和自動裝置誤動作 ,使電氣測量儀表不準確。 美國電力研究院 (EPRI)的 Narain 博士于 1988 年首先提出了 “Custom Power”的新概念及其質量分成三個等級。針對不同的負載和負載突變情況進行了仿真，得出不同方法的使用條件和最優(yōu)結果。 本文對平均功率理論和瞬時功率理論進行了分析、比較，指出了它們適用的范圍及優(yōu)缺點。另一方面，現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)以及居民用戶的用電設備對電能質 量的要求更加敏感，對供電質量提出了更高的要求。 2）諧波影響電氣設備的正常工作。 ?— 初相角 。 諧波分析中的常用概念 n 次諧波電壓含有率以 HRUn (Harmonic Ratio Un )表示。 (1)對功率器件工作頻率以內的各次諧波都有較好的濾波效果 ； (2)當系統(tǒng)阻抗和頻率變化時，濾波特性不受影響 ； (3)不會發(fā)生串 /并聯(lián)諧振現(xiàn)象，且能有效抑制系統(tǒng)與無源濾波器 間的諧振 ； (4)不存