【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出，不泛泛而談。通過(guò)本文的研究和分析，希望為將來(lái)的實(shí)際應(yīng)用做出有益指導(dǎo)。 工作的主要任務(wù)： （ 1）理解瞬時(shí)無(wú)功功率理論的 主要內(nèi)容，并確立在此基礎(chǔ)上的檢測(cè)諧波的方法。 （ 2）有源電力濾波器各部分結(jié)構(gòu)方式的比較及選擇。 （ 3）有源電力濾波器的各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 （ 4）在 MATLAB/Simulink條件下進(jìn)行系統(tǒng)仿真。 本科生畢業(yè)論文 11 第二章 三相電路諧波及無(wú)功電流的檢測(cè) 在有源電力濾波器等無(wú)功諧波電流動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置中，對(duì)無(wú)功及諧波電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)中提出了很高的要求，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電網(wǎng)中瞬態(tài)變化的電壓電流信號(hào)是 APF 等動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置進(jìn)行精確補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。因此，研究無(wú)功及諧波電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)及控制方法具有 非常重要的意義。 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的電流檢測(cè)方法 瞬時(shí)無(wú)功理論原始定義及發(fā)展 1983年 H． Akagi等提出瞬時(shí)無(wú)功的概念，它是咀瞬時(shí)有功功率 P和瞬時(shí)無(wú)功功率 q的定義為基礎(chǔ)的，所以該理論亦稱(chēng) pq理論。隨后又發(fā)展了以瞬時(shí)有功電流pi 和瞬時(shí)無(wú)功電流 qi 定義為基礎(chǔ)的 qp ii ? 法：將三相電流轉(zhuǎn)換到與電網(wǎng)電壓同步旋轉(zhuǎn)的同步坐標(biāo)系中的 qd ii ? 法。需要說(shuō)明的是，以上各種方法都是在三相三線(xiàn)制系統(tǒng)中建立的。 2. 1. 2 瞬時(shí)無(wú)功功率理論 ?? 變換原理：若在空間上相位差為 120176。的同步電機(jī)定子 abc 三相繞組中通過(guò)時(shí)間上相差 120176。的三相正弦交流電，那么在空間上會(huì)建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度為 ω；若將時(shí)間上相差 90176。的兩相平衡交流電通過(guò)定子空間上相差 90176。的 ?? 兩相繞組，此時(shí)若建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與 abc 三相繞組是等效的，則可用 ?? 兩相繞組代替 abc 三相繞組。 本科生畢業(yè)論文 12 αabcβFω 圖 ?? 等值繞組相對(duì)位置 如上圖所示，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度為ω，圖 中使 a 相軸線(xiàn)與α相軸線(xiàn)重合，β相繞組軸線(xiàn)超前α相軸線(xiàn) 90176。，這樣就可以達(dá)到簡(jiǎn)化三相 — 兩相變換關(guān)系的目的。 記 ae 、 be 、 ce 為三相電壓， ciii ba 、 為三相電流。將三相電壓、電流分別通過(guò) abc ?? 變換到坐標(biāo)系 ?? 下，得到 ?? 坐標(biāo)系下的兩相瞬時(shí)電壓 ?e 、 ?e 和瞬時(shí)電流 ?? ii、 。 ?????????????????cbaeeeCee 32?? （ 21） ?????????????????cbaiiiCii 32?? （ 22） 式中 ，????????????2/3 212/3 21013232C 本科生畢業(yè)論文 13 βαiαiee βe αi βi qi pi q αi q βi p αi p β0φ eφφ i 圖 αβ坐標(biāo)系中的電壓、電流矢量 如上圖中 ?? 坐標(biāo)系下的電壓、電流矢量關(guān)系所示，電壓、電流矢量 e 、 i 可分別分解為 ?? 坐標(biāo)軸上的 ?e 、 ?e 和 ?i 、 ?i ，即可用以下兩個(gè)式子表示： ?????????????ieiiiieeee?????? （ 23） 根據(jù)三相瞬時(shí)無(wú)功功率理論，對(duì)圖中的電壓、電流矢量關(guān)系進(jìn)行分析，就可以得到瞬時(shí)無(wú)功功率理論對(duì)有功電流、無(wú)功電流以及有功功率、無(wú)功功率的定義。 1）、在αβ坐標(biāo)系中，電流矢量 i 在電壓矢量 e 上的投影為三相電路瞬時(shí)有功電流 pi ，電流矢量 i 在電壓矢量 e 法線(xiàn)上的投影為三相瞬時(shí)無(wú)功電流 qi 。即： ?????????cossiniiiipq （ 24） 式中 ， ie ??? ?? 2）、電壓矢量 e 的模 |e |和三相電路瞬時(shí)無(wú)功電流 qi 的乘積為三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率 q， |e |和三相電路瞬時(shí)有功電流 pi 的乘積為三相電路瞬時(shí)有功功率 p。即： ???????qpieqiep （ 25） 聯(lián)立以上幾式，并用矩陣表示三相瞬時(shí)有功功率 p 和瞬時(shí)無(wú)功功率 q： 本科生畢業(yè)論文 14 ??????????????????? ???????? ???????? iiCiieeeeqp pq （ 26） 其中 ， ???????? ???? eeeeCpq。 從而可以得出三相瞬時(shí)有功功率 p 和三相瞬時(shí)無(wú)功功率 q： ccbbaa ieieiep ?????? （ 27） ? ?cbabacacb ieeieeieeq )()()(31 ?????? （ 28） 3)、三相電路瞬時(shí)無(wú)功電流 qi 投影到 ?? 軸上 為 ?? 相的瞬時(shí)無(wú)功電流qq ii ??、 ，三相瞬時(shí)有功電流 pi 投影到 ?? 軸上為 ?? 相的瞬時(shí)有功電流 pp ii ??、 ： ????????????????????????????????peeeieeiipeeeieeiiqeeeieeiiqeeeieeiipepppeppqeqqqeqq22222222s i nc o sc o ss i n???????????????????????? （ 29） 4)、 ? 、 ? 相的瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)無(wú)功電流的乘積為 ? 、 ? 坐標(biāo)系下的瞬時(shí)無(wú)功功率 ?? qq、 ，瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)有功電流的乘積為 ?? 坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功功率 ?? pp、 。 ????????????????????????????????peeeieppeeeiepqeeeeieqqeeeeieqppqq2222222222?????????????????????????? （ 210） 本科生畢業(yè)論文 15 5）、αβ坐標(biāo)系下的瞬時(shí)無(wú)功電流 qq ii ??、 通過(guò) abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時(shí)無(wú)功電流 cqbqaq iii 、 ， ?? 坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功電流 pp ii ??、 通過(guò)abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時(shí)有功電流 cpbpap iii 、 。 ?????????????????qqcqbqaqiiCiii??23 （ 211） ?????????????????ppcpbpapiiCiii??23 （ 212） 式中， TCC 3223 ? ，由上可以推得： a 相瞬時(shí)無(wú)功電流 Aqeeicbaq )( ?? （ 213） b 相瞬時(shí)無(wú)功電流 Aqeeiacbq )( ?? （ 214） c 相瞬時(shí)無(wú)功電流 Aqeeibacq )( ?? （ 215） a 相瞬時(shí)有功電流 Apeiaap 3? （ 216） b 相瞬時(shí)有功電流 Apeibbp 3? （ 217） c 相瞬時(shí)有功電流 Apei ccp 3? （ 218） 式中：)(2)()(A222222cbcabacbaaccbbaeeeeeeeeeeeeeee???????????? ）（ （ 219） 6）、 abc 各相的瞬時(shí)電壓和和瞬時(shí)無(wú)功電流的乘積為該相的瞬時(shí)無(wú)功功率cba qqq 、 ，瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)有功電流的乘積作為該相的瞬時(shí)有功功率cba ppp 、 ： a 相瞬時(shí)無(wú)功功率 Aqeeeieqcbaaqaa )( ???? （ 220） 本科生畢業(yè)論文 16 b 相瞬時(shí)無(wú)功功率 Aqeeeieqacbbqbb )( ???? （ 221） c 相瞬時(shí)無(wú)功功率 Aqeeeieqbaccqcc )( ???? （ 222） a 相瞬時(shí)有功功率 Apeiepaapaa 23??? （ 223） b 相瞬時(shí)有功功率 Apeiepbbpbb 23??? （ 224） c 相瞬時(shí)有功功率 Apeiepccpcc 23??? （ 225） 2. 1. 3 坐標(biāo)變換 在各種無(wú)功電流檢測(cè)法中，基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論和 qp ii ? 變換的無(wú)功電流檢測(cè)方法因其具有良好的檢測(cè)精度和響應(yīng)速度且能夠同時(shí)檢測(cè)諧波電流和無(wú)功電流，從而得到廣泛的應(yīng)用。 正向變換 —— 依據(jù) 將三相電流 cba iii 、 通過(guò) 32C 變換為 ?? 坐標(biāo)系下的兩相電流 ?? ii、 ，再由 ?? ii 、 通過(guò) pqC 變換為有功電流 pi 和無(wú)功電流 qi 。 ????????????? ??iiCii pqqp （ 226） 其中 ?????? ???? ttttCpq ???? s inc osc oss in . 反向變換 —— 先將有功電流 pi 和無(wú)功電流 qi 通過(guò) 1C?pq 變換為 ?? 坐標(biāo)系下的電流 ?? ii 、 ，再通過(guò) 23C 變換為對(duì)應(yīng)的三相電流 cfbfaf iii 、 。 ????????????? ? qppq iiCii 1?? （ 227） 式中 pqpq CC ??1 ???????????????????iiCiiicfbfaf23 （ 228） 本科生畢業(yè)論文 17 三相四線(xiàn)制系統(tǒng)中基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的檢測(cè)方法 qp? 法檢測(cè)電流 經(jīng)低通濾波器（ LPF）得 p 、 q的直流分量。電網(wǎng)電壓波形無(wú)畸變時(shí)， p 為基波有功電流與電壓作用所產(chǎn)生， q 為基波無(wú)功電流與電壓作用所產(chǎn)生。于是，由 p 、 q 即可計(jì)算出被檢測(cè)電流 ai 、 bi 、 ci 的基波分量 afi 、 bfi 、 cfi 。將 ai 、 bi 、ci 與 afi 、 bfi 、 cfi 相減，即可得 ai 、 bi 、 ci 出的諧波分量 ahi 、 bhi 、 chi 。 qp? 指令運(yùn)算方法的原理如圖 2— 2所示。 C 3 2C 3 2C p qC 2 3C 175。 p qL P Fi αi βi