【正文】 從前面的程序運(yùn)行結(jié)果我們可以看出，相匹配的序列非常相似，這也進(jìn)一步說(shuō)明了采用改進(jìn)的歐幾里德距離公式作為匹配序列量應(yīng)用在匹配序列對(duì)的搜索中是合理的，能夠很好的找到“相似模型”。程序見(jiàn)附錄。用戶可以根據(jù)自己的工作任務(wù)，開(kāi)發(fā)自己的工具箱。 (4)MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱．包括各種初等函數(shù)的算法，也包括矩陣運(yùn)算、矩陣分析等高層次數(shù)學(xué)算法。 (1)MATALB語(yǔ)言體系 MATLAB是高層次的矩陣／數(shù)組語(yǔ)言．具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特性。在美國(guó)的一些大學(xué)里，MATLAB正在成為對(duì)數(shù)值線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進(jìn)行輔助教學(xué)的有益工具。MATLAB集中了日常數(shù)學(xué)處理中的各種功能，包括高效的數(shù)值計(jì)算、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形生成等功能。根據(jù)不同情況合理選擇諧波檢測(cè)方法，為諧波分析提供詳細(xì)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和信號(hào)，是提高檢測(cè)效果、改善電能質(zhì)量的重要一步。另一方面，從式（）中還可以看出，在與中包含了基波電流的幅值和相位信息，而且不包含其他各次諧波信息，因此容易求得基波電流的瞬時(shí)值。設(shè)單相瞬時(shí)電壓和單相瞬時(shí)電流分別為 （） （）為了降低檢測(cè)方法的計(jì)算量，省去算法中的三相至兩相坐標(biāo)變換，直接求三相坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流。 一種改進(jìn)的諧波和基波檢測(cè)方法由于算法具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此算法在工程應(yīng)用的許多方面都得到了成功的應(yīng)用。濾波器的優(yōu)點(diǎn)是維數(shù)不需要很高，就可滿足一定的指標(biāo)，如按上述同樣的指標(biāo)設(shè)計(jì)濾波器，低通濾波器維數(shù)為3，低通濾波器維數(shù)為6. 濾波器的缺點(diǎn)是沒(méi)有控制其相位特性。另一方面，諧波電流畸變率的變化將引起低通濾波器輸出的紋波系數(shù)，從而影響到諧波檢測(cè)結(jié)果的精確性。的輸入數(shù)據(jù)序列為電網(wǎng)的有功電流和無(wú)功電流。查表法是從軟件上實(shí)現(xiàn)的，即事先按預(yù)定的采樣頻率，對(duì)正弦和余弦函數(shù)建表，存儲(chǔ)在微處理器的程序存儲(chǔ)器中，在新的采樣時(shí)刻帶來(lái)之前，計(jì)算準(zhǔn)備好要用到的正余弦值。由于算法不需要電網(wǎng)電壓準(zhǔn)確的初始相位信息，因此在用查表法實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓同步的、函數(shù)時(shí)，表格的起始點(diǎn)可從任一點(diǎn)開(kāi)始。當(dāng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱或發(fā)生畸變時(shí)，由于該算法沒(méi)有直接使用系統(tǒng)的電壓信息，只借助于構(gòu)想的正余弦函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)三相基波坐標(biāo)變換，因此可以準(zhǔn)確地得到補(bǔ)償分量。其中和可以根據(jù)線電壓由鎖相環(huán)電路()和正、余弦發(fā)生電路得到。因此，經(jīng)過(guò)矩陣的逆變換后，即可以由、計(jì)算出被檢測(cè)電流的基波分量為： ()將與相減，即可得到的諧波分量。兩者在只檢測(cè)無(wú)功電流時(shí)，都可以完全無(wú)延時(shí)地得出檢測(cè)結(jié)果；檢測(cè)諧波時(shí)，因被檢測(cè)對(duì)象中諧波的構(gòu)成和采用濾波器的不同，會(huì)有不同的延時(shí)，但最多不會(huì)超過(guò)一個(gè)電源周期，可見(jiàn)這兩種方法具有很好的實(shí)時(shí)性?；诘母道锶~分析法原理比較清楚，通過(guò)將檢測(cè)到的一個(gè)周期的電流信號(hào)進(jìn)行分解，得到各次諧波的幅值和相位參數(shù)，將擬抵消的諧波分量通過(guò)傅里葉變換得到所需的誤差信號(hào)，再將該誤差信號(hào)進(jìn)行反變換，即可得到補(bǔ)償信號(hào)。因此，瞬時(shí)無(wú)功功率理論包容了傳統(tǒng)的無(wú)功功率理論，比傳統(tǒng)理論具有更大的適用范圍。三相電路的瞬時(shí)有功功率就是三相電路的瞬時(shí)功率?；谒矔r(shí)無(wú)功功率理論的方法，在只檢測(cè)無(wú)功電流時(shí)，可以完全無(wú)延時(shí)地得出檢測(cè)結(jié)果。采用該理論分析電路時(shí)，純電阻性、純電感負(fù)載均可存在瞬時(shí)有功功率且瞬時(shí)有、無(wú)功均為時(shí)變量，故不能瞬時(shí)分辨負(fù)載的功率屬性，不利于電能的管理、收費(fèi)。且其值和按傳統(tǒng)理論算出的有功功率和無(wú)功功率完全相同.把式()、式()代入式()中可以得相的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流: ()比較上式和式()可以看出，相的瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流的表達(dá)式與傳統(tǒng)功率理論中相電流的有功分量和無(wú)功分量的瞬時(shí)值表達(dá)式完全相同。而瞬時(shí)無(wú)功理論中的概念，都是在瞬時(shí)值的基礎(chǔ)上定義的，它不僅適用于正弦波，也適用于非正弦波和任何過(guò)渡過(guò)程的情況。從定義3很容易得到以下性質(zhì):（1） （）（2） （）上述性質(zhì)(l)是由和軸正交而產(chǎn)生的。即: （） （）式中: ，平面中的、。由下面的變換可以得到兩相瞬時(shí)電壓和兩相瞬時(shí)電流和。換句話說(shuō)，無(wú)功功率是電源與磁場(chǎng)、電源與電場(chǎng)或者磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間，按雙倍頻率進(jìn)行交換而無(wú)能量消耗的電功率，它在交流系統(tǒng)中是必不可少的。，在一個(gè)周期內(nèi)其平均功率為。 傳統(tǒng)的功率理論傳統(tǒng)的無(wú)功功率的概念是建立在正弦交流電路的基礎(chǔ)上的?；趶V義瞬時(shí)無(wú)功功率理論與瞬時(shí)無(wú)功功率理論一樣，在解決諧波總量實(shí)時(shí)檢測(cè)方面比較方便，而對(duì)各次諧波檢測(cè)則達(dá)不到要求。為此可對(duì)信號(hào)進(jìn)行加窗以減少泄漏，進(jìn)一步提高各參數(shù)的計(jì)算精度以減少柵極效應(yīng)帶來(lái)的誤差。一旦鎖定，便將跟蹤輸人信號(hào)頻率變化，保持二者的頻率同步，輸出的同步信號(hào)去控制對(duì)信號(hào)的采樣和加窗函數(shù)。二、雙峰譜線修正算法本文提出了一種基于兩根譜線的加權(quán)平均來(lái)修正幅值的雙峰譜線修正算法。該方法可減少泄漏，有效地抑制諧波之間的干擾和雜波及噪聲的干擾，從而可以精確測(cè)量到各次諧波電壓和電流的幅值及相位 ()式中為信號(hào)周期； 為采樣周期； 采樣頻率； 為信號(hào)頻率；為正整數(shù)。泄漏誤差來(lái)自兩方面，一是信號(hào)負(fù)頻分量引入的長(zhǎng)范圍泄漏，二是窗扇形損失引入的短范圍泄漏。對(duì)非整數(shù)次諧波的檢測(cè)有頻譜泄漏和柵欄現(xiàn)象等缺點(diǎn)，從而使檢測(cè)出的諧波幅值、相角和頻率有誤差。此方法減少了運(yùn)算次數(shù)，加快了運(yùn)算速度。因?yàn)橹笖?shù)函數(shù)組，（)是一個(gè)完備的正交函數(shù)，所以一個(gè)周期函數(shù)也可由指數(shù)函數(shù)的線性結(jié)合來(lái)表示: ，（） () 式中：由于指數(shù)函數(shù)是完備的正交函數(shù)組，利用正交性可求上式各項(xiàng)系數(shù)為:， ()將上式與()式比較可得第次諧波項(xiàng) ， ()式中：和為實(shí)數(shù)；和一般為復(fù)數(shù)如令，則 ()將式代入式()可得： ， () ， ()式（）中第次諧波為： ()由此可見(jiàn)，傅立葉級(jí)數(shù)三角函數(shù)形式和指數(shù)形式即是不同類型的級(jí)數(shù)，又是對(duì)同一函數(shù)的兩種不同表示方法。 基于傅立葉變換的諧波檢測(cè)與分析方法機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次多，各個(gè)單元、部件間互相關(guān)聯(lián)及元部件的多樣性使系統(tǒng)建模困難。3 電力諧波電流的檢測(cè)與分析方法諧波檢測(cè)是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支，也是研究分析諧波問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)和主要依據(jù)。 本章小結(jié)本章首先對(duì)電力諧波的基本概念和產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了討論，研究了電力諧波產(chǎn)生的原因，諧波的傳遞和諧波的危害?？刹扇〈?lián)電抗器，或?qū)㈦娙萜鹘M的某些支路改為濾波器，還可以采取限定電容器組的投入容量，避免電容器對(duì)諧波的放大。 混合型有源電力濾波器原理圖三、加裝靜止無(wú)功補(bǔ)償裝快速變化的諧波源如:電弧爐、電力機(jī)車和卷?yè)P(yáng)機(jī)等，除了產(chǎn)生諧波外，往往還會(huì)引起供電電壓的波動(dòng)和閃變，有的還會(huì)造成系統(tǒng)電壓三相不平衡，嚴(yán)重影響公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。指令電流運(yùn)算電路用來(lái)檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的諧波成分，主電路采用脈寬調(diào)制控制的變流器。隨著容量的不斷提高，有源濾波技術(shù)作為改善電能質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用范圍也將從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量的方向發(fā)展。因而隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器。如公司的，其工作原理與并聯(lián)型濾波器的相反，是在的諧振頻率產(chǎn)生高阻抗，而對(duì)非的其它頻率電流阻抗很小，其結(jié)果是大部分三次諧波電流被阻斷。主要方法有以下幾種：1 無(wú)源濾波器簡(jiǎn)單的濾波器是由電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成。諧波的熱效應(yīng)對(duì)白熾燈的壽命影響很大，其等式為：式中：為燈泡壽命 (以額定壽命為基準(zhǔn)值)；為均方根電壓標(biāo)么值(以額定壽命為基準(zhǔn)值)；為基波電壓的標(biāo)么值(以額定值為基準(zhǔn)值)；，畸變系大，會(huì)顯著縮短燈泡壽命：而改變諧波電壓相對(duì)來(lái)說(shuō)比改變畸變系數(shù)影響更大。另外高壓直流()換流站換相過(guò)程中產(chǎn)生的電磁噪聲 ()會(huì)干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護(hù)裝置動(dòng)作失誤，影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全。當(dāng)輸入的電壓和電流只有一方含有諧波時(shí)，雖然在電路中該次諧波的真實(shí)功率是零，單在電度表內(nèi)，它和輸人的純正弦工頻電量因畸變而引起的同頻率諧波分量相互作用，仍形成虛假的諧波功率，使電能測(cè)量出現(xiàn)隨機(jī)的或正或負(fù)的誤差。由于電流表所加的是電流源，因此電流表的內(nèi)電感不影響通過(guò)電表的電流，所以電流表指示基本上不隨頻率而改變。特別是在諧振的情況下，很小的諧波電壓就會(huì)引起很大的諧波電流，使電容器成倍地過(guò)負(fù)荷，導(dǎo)致電容器因過(guò)流而損壞。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波的頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)附近的諧振區(qū)內(nèi)時(shí)，會(huì)激勵(lì)電感、電容產(chǎn)生部分諧振，形成諧波放大。另外，諧波次數(shù)越高，諧波電流就越趨向表面，當(dāng)頻率在以上(亦即7次諧波及以上)時(shí)，集膚效應(yīng)將變?yōu)轱@著。3 對(duì)輸電線路的影響由于輸電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。轉(zhuǎn)子第次諧波電流與基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩可由下式表示： ()式中：為轉(zhuǎn)子基波電勢(shì)(折算到定子側(cè))；為定子基波頻率；為電機(jī)的極對(duì)數(shù)。1 對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響諧波電壓或電流會(huì)在電機(jī)的定子繞組、轉(zhuǎn)子回路以及定子和轉(zhuǎn)子鐵心中引起附加損耗。在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)器等有繞組的設(shè)備中，因不平衡電流的變化也能使波形改變。2 電弧爐、電石爐由于加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，從而引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。 用電設(shè)備產(chǎn)生諧波1 晶閘管整流設(shè)備由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開(kāi)關(guān)電源等許多方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量的諧波。這些非線性負(fù)荷在工作時(shí)向電源反饋高次諧波，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的電壓、電流波形畸變，使電能質(zhì)量變壞。 電力諧波產(chǎn)生的原因在理想的情況下，優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)應(yīng)該提供具有正弦波形的電壓。 （）式中— 第次諧波電壓有效值(方均根值)；第次諧波電流含有率以表示。 諧波的特征量為了表示畸變波形偏離正弦波形的程度，最常用的特征量有諧波含量、諧波總畸變率和第次諧波的含有率。正弦電壓施加在線性無(wú)源元件如電阻、電感和電容上，其電壓和電流分別為比例 ()、微分()和積分()關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。諧波實(shí)際上是一種干擾盆，使電網(wǎng)受到“污染”。70年代以來(lái)，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題早在20世紀(jì)30年代就引起了人們的注意。 在第四章中，運(yùn)用所介紹的理論和方法，采用瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ipiq算法，并借助MATLAB進(jìn)行了仿真模型，并最后給出仿真結(jié)果，驗(yàn)證了該方法的有效性和結(jié)論的正確性。然后對(duì)電力系統(tǒng)的諧波檢測(cè)進(jìn)行了總結(jié)和討論，最后通過(guò)一個(gè)實(shí)際諧波檢測(cè)和抑制的例子闡述了諧波檢測(cè)和抑制的方法和意義。整流器配合變流器可構(gòu)成理想的四象限交流調(diào)速用變流器，即雙變流器這種變流器，不但輸出電壓、電流均為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)為1，還可實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳送，代表了這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向。同時(shí)，也得到接近l的功率因數(shù)。幾千瓦到幾百千瓦的高功率因數(shù)整流器主要采用PWM整流技術(shù)。高功率因數(shù)變流器可近似看成為單位功率因數(shù)變流器。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛的重視，并且已在日本等國(guó)獲得廣泛應(yīng)用。盡管如此， 濾波器當(dāng)前仍是補(bǔ)償諧波的最主要手段。裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置的傳統(tǒng)方法就是采用調(diào)諧濾波器。該方法利用多層前饋網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近能力，通過(guò)構(gòu)造特殊的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了相應(yīng)的諧波測(cè)量電路，并給出了電路的訓(xùn)練算法和步驟，矩陣作為輸入，建立相應(yīng)的測(cè)量電路，這種方法的自適應(yīng)能力較強(qiáng)。若將小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)對(duì)諧波進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)基于小波變換的諧波監(jiān)測(cè)儀將會(huì)是非常有意義的工作。這些良好的分析特性使得小波變換已成為信號(hào)處理的一種強(qiáng)有力的新工具。針對(duì)此方法的缺點(diǎn)，有學(xué)者提出一種能適用于任意非正弦、非對(duì)稱三相電路的基于坐標(biāo)系下廣義瞬時(shí)無(wú)功功率的新理論的測(cè)量方法。由于此理論基于三相三線制電路，必須首先構(gòu)建三相電路才能進(jìn)行諧波測(cè)量。而且算法中存在頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)，使計(jì)算出的信號(hào)頻率、幅值和相位不準(zhǔn)，尤其是相位誤差很大，無(wú)法滿足測(cè)量精度的要求，必須對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到要求值。它由離散傅立葉變換過(guò)渡到快速傅立葉變換的基本原理構(gòu)成。即采用濾波器將基波電流分量濾除，得到諧波分量，或采用帶通濾波器得出基波分量，再與被檢測(cè)電流相減得到諧波分量。諧波測(cè)量一般包括三個(gè)步驟：信號(hào)預(yù)處理；諧波幅值和相位測(cè)量；，為諧波測(cè)量服務(wù)，以優(yōu)化測(cè)量性能，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。盡管近十幾年來(lái)，對(duì)電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的研究取得了很大進(jìn)展。滲透到了數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算技術(shù)、系統(tǒng)仿真、通信理論、電力電子學(xué)、網(wǎng)絡(luò)理論和非線性系統(tǒng)理論等其它學(xué)術(shù)領(lǐng)城。據(jù)我國(guó)電力科學(xué)院系統(tǒng)研究所對(duì)西南、西北、華中、華北等地區(qū)重點(diǎn)電網(wǎng)測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，我國(guó)電網(wǎng)的諧波污染已很嚴(yán)重。對(duì)電力系統(tǒng)諧波污染的抑制也已成為電工科學(xué)技術(shù)界所必須解決的問(wèn)題。其次，諧波研究的意義還可以上升到治理環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境的角度來(lái)認(rèn)識(shí)。到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的大量論文。70年代以來(lái)，由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危益嚴(yán)重。對(duì)電力系統(tǒng)這個(gè)環(huán)境來(lái)說(shuō)，無(wú)諧波是“綠色”的主要標(biāo)志之一。在國(guó)際上，許多國(guó)家都先后對(duì)電網(wǎng)中的電壓畸變，各次諧波電壓、諧波電流的數(shù)值、測(cè)量方