【正文】 （ 227） 式中 pqpq CC ??1 ???????????????????iiCiiicfbfaf23 （ 228） 本科生畢業(yè)論文 17 三相四線制系統(tǒng)中基于瞬時無功功率理論的檢測方法 qp? 法檢測電流 經低通濾波器（ LPF）得 p 、 q的直流分量。 正向變換 —— 依據(jù) 將三相電流 cba iii 、 通過 32C 變換為 ?? 坐標系下的兩相電流 ?? ii、 ，再由 ?? ii 、 通過 pqC 變換為有功電流 pi 和無功電流 qi 。 ????????????????????????????????peeeieppeeeiepqeeeeieqqeeeeieqppqq2222222222?????????????????????????? （ 210） 本科生畢業(yè)論文 15 5）、αβ坐標系下的瞬時無功電流 qq ii ??、 通過 abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時無功電流 cqbqaq iii 、 ， ?? 坐標系下的瞬時有功電流 pp ii ??、 通過abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時有功電流 cpbpap iii 、 。即： ???????qpieqiep （ 25） 聯(lián)立以上幾式，并用矩陣表示三相瞬時有功功率 p 和瞬時無功功率 q： 本科生畢業(yè)論文 14 ??????????????????? ???????? ???????? iiCiieeeeqp pq （ 26） 其中 ， ???????? ???? eeeeCpq。 1）、在αβ坐標系中，電流矢量 i 在電壓矢量 e 上的投影為三相電路瞬時有功電流 pi ，電流矢量 i 在電壓矢量 e 法線上的投影為三相瞬時無功電流 qi 。將三相電壓、電流分別通過 abc ?? 變換到坐標系 ?? 下，得到 ?? 坐標系下的兩相瞬時電壓 ?e 、 ?e 和瞬時電流 ?? ii、 。這樣就可以達到簡化三相 — 兩相變換關系的目的。的 ?? 兩相繞組，此時若建立的旋轉磁場與 abc 三相繞組是等效的，則可用 ?? 兩相繞組代替 abc 三相繞組。的三相正弦交流電，那么在空間上會建立旋轉磁場，且此旋轉磁場的角速度為 ω；若將時間上相差 90176。 2. 1. 2 瞬時無功功率理論 ?? 變換原理：若在空間上相位差為 120176。隨后又發(fā)展了以瞬時有功電流pi 和瞬時無功電流 qi 定義為基礎的 qp ii ? 法：將三相電流轉換到與電網電壓同步旋轉的同步坐標系中的 qd ii ? 法。因此，研究無功及諧波電流的實時檢測及控制方法具有 非常重要的意義。 （ 4）在 MATLAB/Simulink條件下進行系統(tǒng)仿真。 （ 2）有源電力濾波器各部分結構方式的比較及選擇。通過本文的研究和分析，希望為將來的實際應用做出有益指導。本文一切為了應用，因此在理論分析時注重與實際的結合：在系統(tǒng)實現(xiàn)時，盡量使用現(xiàn)有的成熟技術和模塊。本文推導出了正交坐標系中求取電網電壓正、負序分量的 變換矩陣，用了 qp ii? 算法。 本文的研究的意義和內容設置及主要任務 本文就瞬時無功理論在三相四線制系統(tǒng)中的適用性進行了深入研究，對三相 四線制有 源電力濾波器所補償?shù)墓β食煞葸M行了詳細分析。從發(fā)表的文章看，這些理論研究和實驗為主，這些研究有的已經達到或接近國際先進水平。 1993年才見到試驗性的工業(yè)應用試驗。 應用情況 我國在電力有源濾波器方面的研究起步較晚。 3)功能 有源電力濾波器除了補償負載電流諧波，還可補償基波無功、校正三相不平衡、抑制電網電壓閃變等功能?？梢妼嶋H應用中，負載電流檢測法應用最為廣泛。 2)諧波檢測的方法 諧波的檢測方法有負載電流檢測法、電源電流檢測法和電源電壓檢測法。大多是并聯(lián)型有源電力濾波器。 1997年日本電氣委員會發(fā)表了一項有關諧波危害的調查報告，該報告反映 了有源電力濾波器在日本的應用情況。隨著有源濾波技術的成熟和有源電力濾波器容量的提高，其應用范圍 也必將從補償用戶自身的諧波問題向改善整個電力系統(tǒng)供電質量的方向發(fā)展。由于零序電流的存在，諧波與無功補償要比在三相三線系統(tǒng)中復雜的多．所以關于三相四線系統(tǒng)有源電力濾波器的研究仍在繼續(xù)。而三相四線制系統(tǒng)在工業(yè)、辦公及民用住宅、城市供電、工廠供電等電力輸配電系統(tǒng)中廣為應用。隨著各種大功率開關器件的出現(xiàn)和 PWM變流技術的成熟，有源電力濾 波器已達 到實用化階段。隨著新型半導體器件的出現(xiàn)、 PWM變流技術的發(fā)展以及 H． Akagi瞬時無功理論的提出，有源電力濾波器得到了極大的發(fā)展。但受當時半導體器件發(fā)展水 平的影響，它只處于實驗室階段。 1976年美國西屋電器公司的 L． Gyugyi和 E． C． Strycula在文 [2]中提出了應 用 PWM逆變器構成有源電力濾波器。 a 串聯(lián)型有源電力濾波器 本科生畢業(yè)論文 8 b 并聯(lián)型有源電力濾波器 （ c）混合型有源電力濾波器 圖 12 有源電力濾波器與負載之間的連接原理圖 混合型有源電力濾波器 混合型有源電力濾波器的系統(tǒng)拓撲結構有以下兩種： （ a） 串聯(lián)型 APF與 LC PF組成的 APF 本科生畢業(yè)論文 9 （ b） 并聯(lián)型 APF與 LC PF組成的 APF 圖 兩種混合型有源電力濾波器 有源電力濾波器的發(fā)展和應用 有源電力濾波器的發(fā)展 早在 1969年， B． M． Bird在他的論文 [1]中描述了通過向交流電網注入三次 諧波電流以減少電源電流中的諧波，改善電源電流的波形。 (6)既可以對單個諧波和無功源進行補償，也可以對多個諧波和無功源集 中補償。 (4)正常情況下，即使補償對象電流過大，有源電力濾波器裝置也不會發(fā) 生過載。 (2)可同時補償諧波與無功，也可單獨補償諧波。 (4) 當系統(tǒng)阻抗參數(shù)和頻率變化時，濾波器可能與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振 (從 負載側看 )或串聯(lián)諧振 (從源側看 )，使系統(tǒng)無法正常工作，嚴重時將導致局部電網的崩潰。 (3)無源濾波器的補償效果隨系統(tǒng)運行情況的變化而變化，對交流電源的 阻抗和頻率的變換極其敏感，在此情況下難以保證補償效果。 雖然無源濾波器具有結構簡單、成本低、技術成熟等優(yōu)點，但它也存在以下缺點： (1)如果系統(tǒng)中諧波電流超量，濾波器將過載。因有源電力濾波器成本較高，近年來，混合型有源電力濾波器由于其成本合理和較好的性能也受到了人們的關注。這兩種思路各有優(yōu)點，從 近年來的科技文獻可以看出都得到了很好的發(fā)展。使其完成自身功能的同時，不產生諧波與無功。一是設計諧波補償裝置，對電力系統(tǒng)中非線性負載產生的諧波進行補償。 諧波問題日益嚴重， 如何對諧波進行抑制，成為眾多科研工作者的研究課題。 2) 諧波還會引起保護設備的誤動作。 3)諧波會產生額外的熱效應，從而引起用電設備的發(fā)熱、絕緣老化、降 低設備的使用壽命。 2)使公用電網中的設備產生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的使用效率，增加電網的線損。 諧波對電力系統(tǒng)中的其它用電設備，尤其是一些精密儀器影響嚴重，其危害 主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1)電力方面的危害： 1)諧波容易引起電網與無功補償電容器之間的串聯(lián)或并聯(lián)諧振。如：各種家用電器、熒光燈、計算機開關電源等。 (4)旋轉電機。雖然他們數(shù)量不多，但它們容量較大，它們產生的諧波成份十分豐富，對電網的危害極大。它們產生的諧波對電網影響最為嚴重，被稱為電網中“公害”。 諧波源歸納起來，主要有以下幾種： (1)靜止變流器。從低壓小容量的家用電器到高壓大容量的工業(yè)變流裝置，應用十分廣泛。如何改善電能質量， 對供電系統(tǒng)的諧波與無功進行補償，一直是人們研究的重要課題。導致電能質量 的惡化。 關鍵詞 諧波動態(tài)補償；并聯(lián)有源電力濾波器；三相四線制； qp ii ? 算法 MATLAB/Simulink 本科生畢業(yè)論文 2 Abstract With extensive application of power electronic devices in production and life,they make power energy conversion and application easily, but also lead to the serious harmonic pollution in the power system. At present, the shunt active power filter (SAPF) has been an effective way to dynamically pensate reactive power and harmonic. In addition to these problems, the load unbalance is more and more serious in threephase fourwire system, therefore, SAPF applied to threephase fourwire system is researched and designed to solve these problems in this paper. For the harmonic current detection of SAPF in threephase fourwire system, the qp ii ? algorithm based on the instantaneous reactive theory is detailedly derived, and this algorithm is demonstrated it could be directly applied to threephase and fourwire system without being improved. Hysteresisband parison method is chosen as pensation current control strategy. The threeleg converter which has clear division is adopted as the main circuit. At the end of the paper, the simulation platform is built by use of MATLAB/Simulink software. The output inductance parameter and softstart scheme are simulated respectively. The results prove that output inductance parameter is reasonable and the softstart scheme is feasible. Then, the integrated simulation for SAPF and pensation system is carried out. Finally, simulation results show that SAPF has a good pensation characteristic for the harmonic produced by the balance and unbalance nonlinear loads, and balances threephase loads in threephase and fourwire system. At the same time, simulation results show that harmonic detection method is correct and the control strategy is proper. Keywords ： harmonic