【正文】 的主要發(fā)展方向是加快有源電力濾波器的產(chǎn)品化 。 但 在對(duì)國(guó)外研究成果進(jìn)行消化吸收的基礎(chǔ)上，我國(guó)的有源濾波器的理論研究己經(jīng)達(dá) 到或者接近國(guó)際先進(jìn)水平。 第二章 諧波及有源電力濾波器 10 關(guān)于有源電力濾波器技術(shù)的研究目前主要集中在以下幾個(gè)方面 ： (1)諧波處理理論的進(jìn)一步研究 ； (2)進(jìn)一步降低補(bǔ)償裝置相對(duì)于負(fù)載 (諧波源 )裝置的容量 ； (3)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步簡(jiǎn)化 ； (4)補(bǔ)償裝置的多功能化。 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢(shì) 作為改善和提高電能質(zhì)量的主要措施之一，有源電力濾波器技術(shù)近年來(lái)取得了大的發(fā)展。 此外，還有 串 并聯(lián)型 APF，其兼有串、并聯(lián)型 APF 的功能， 具有較高性價(jià)比。 并聯(lián)型 APF 主要用于感性電流源型負(fù)載的諧波補(bǔ)償，目前技術(shù)上 已 相當(dāng)成熟，投入運(yùn)行的 APF 多為此方案。 有源電力濾波器的分類 有源電力濾波器按照所使用的變流器類型可分為 ： 電流型有源濾波器 (CSI)和電 壓型有源濾波器 (VSI )； 按照與負(fù)載連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為 ： 并聯(lián)型、串負(fù)載 主 電路 指令電流 運(yùn)算電路 驅(qū)動(dòng) 電路 電流跟蹤 控制電路 電源s is iL ic HPF R L ic* APF 圖 21 系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 第二章 諧波及有源電力濾波器 9 聯(lián)型和串、并聯(lián)混合使用型 ； 按照使用場(chǎng)合的電源相數(shù)可分為 ： 單相、三相三線和三相四線用有源電力濾波器等。 如果要求有源電力濾波器在補(bǔ)償諧波的同時(shí)，也補(bǔ)償無(wú)功功率，則需要在補(bǔ)償電流的指令信號(hào)中增加與負(fù)載電流的基波無(wú)功分量反極性的成分即可。也就是說(shuō)，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(wú)法嚴(yán)格區(qū)分 。 作為主電路的 PWM 變流器，在產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)，主要作為逆變器工作。 有源電力濾波器系統(tǒng)由兩部分組成，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例 。 (1)對(duì)功率器件工作頻率以內(nèi)的各次諧波都有較好的濾波效果 ； (2)當(dāng)系統(tǒng)阻抗和頻率變化時(shí)，濾波特性不受影響 ； (3)不會(huì)發(fā)生串 /并聯(lián)諧振現(xiàn)象，且能有效抑制系統(tǒng)與無(wú)源濾波器 間的諧振 ； (4)不存在過(guò)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 。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，有源電力濾波器技術(shù)已 取得了很大的進(jìn)步 。 1991 年， 等人提出了一種 APF與 PF 串聯(lián)后再并入交流系統(tǒng)的 HAPF。 有源電力濾波器 為了解決無(wú)源濾波器的局限性，人們做了許多研究和探索其中有代表意義的是有源電力濾波器技術(shù)的提出。它具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。 無(wú)源電力濾波器 無(wú)源濾波方案是目前采用較多的諧波抑制手段。 有源電力濾波器技術(shù)的提出 減少感性負(fù)載和非線性負(fù)載對(duì)市電電源的污染有兩個(gè)辦法：一是 主動(dòng)型，即 對(duì)負(fù)載本身進(jìn)行改造；二是 被動(dòng) 型，即 在電力系統(tǒng)中 加裝無(wú)功與諧波電流補(bǔ)償裝置，如無(wú)功功率補(bǔ)償器和濾波器 。 第二章 諧波及有源電力濾波器 6 HRIn = %1001 ?IIn （ 25） 式中 In — 第 n 次諧波電流有效值； I1 — 基波電流有效值； 諧波電壓含量 UH 和諧波電流含量 IH 分別定義為 : ???? 22n nH UU （ 26） ???? 22n nH II （ 27） 電壓諧波總畸變率 TNDn (Total Harmonic Distortion)和電流諧波總畸變率THDi 分別定義為 : THDn = %1001 ?UU H (28) THDi = %1001 ?IIH （ 29） 以上介紹了 諧 波以及 與諧波有關(guān)的基本概念。 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。 如 :我國(guó)電力系統(tǒng)的額定頻率為 50Hz，則其基波為 50Hz, 2 次諧波為 100Hz,以此類推。國(guó)際上公認(rèn)的諧波含義為 ： “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”。 an = cnsin n? 。 第二章 諧波及有源電力濾波器 5 bn = ?1 ???? ??? )(sin)(u ttdnt。對(duì)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(jí)數(shù) u( t? )= a0+??? ?1n )s inc os( tbtna nn ?? （ 22） 式中 ??? ?? ??? )()(u10 tdta 。但當(dāng)正弦電壓施加在非線性電路上時(shí)，電流就變?yōu)榉钦也ǎ钦译娏髟陔娋W(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓 波形也變?yōu)榉钦也ā? f— 頻率 : T— 周期。 ?— 初相角 。 第二章 諧波及有源電力濾波器 4 第二章 諧波及有源電力濾波器 的基本概念及原理 電力系統(tǒng)諧波的基本概念及含義 諧波的定義 在供電系統(tǒng)中，通?？偸窍Ｍ涣麟妷汉徒涣麟娏鞒收也ㄐ巍? 鑒于諧波的諸多危害，以及諧波污染的日益嚴(yán)重，世界各國(guó)都對(duì)諧波問題非常重視，不少國(guó)家制定了針對(duì)電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)有的感應(yīng)式電度表基本設(shè)計(jì)原理反映了同次電流、電壓形成的功率的大小 , 對(duì)畸變功率 則無(wú)法正確反映。 諧波無(wú)功又稱非有功或畸變功率 ,其與基波無(wú)功的主要區(qū)別是：基波無(wú)功是由同次無(wú)功電流和電壓產(chǎn)生 ,而諧波無(wú)功包含了 各種 不同次電流和電壓向量乘積 , 其在一個(gè)完整周期內(nèi)的積分值為零。非線性設(shè)備相當(dāng)于諧波發(fā)電機(jī) , 其產(chǎn)生的諧波有功方 向與基波有功相反 , 即由用戶送入電網(wǎng)。 5）諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾 ,輕者引起噪聲、降低通信質(zhì)量。 3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振 , 引起電網(wǎng)嚴(yán)重事故。 2）諧波影響電氣設(shè)備的正常工作。 所有這些都使得電力系統(tǒng)的電壓，電流波形發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生高次諧波 。 系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類： (1)含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源； (2)含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。當(dāng)正弦基波電壓 (電源阻抗為零阻抗時(shí) )施加于非線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載吸收的電流與施加的電壓波形不同，畸變電流影響電流回路中的配電設(shè)施。用戶電力（ Custom Power）新技術(shù)主要利用 GTO、 IGBT 等大功率電力電子器件組成的控制設(shè)備向用戶提供增值的、高可靠的、高質(zhì)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(zhì)量。柔性配電新技術(shù)將為在電力市場(chǎng)條件下的電力用戶提供純凈、穩(wěn)定、可靠的綠色電源；同時(shí)，也提高了電能的傳輸效率，給供電部門帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。這實(shí)質(zhì)上就是計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和電力電子技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)，構(gòu)成能夠提供優(yōu)質(zhì)電力和其他不同質(zhì)量的電力的 配電系統(tǒng)以適應(yīng)不同電力用 戶的不同要求。這意味著信息社會(huì)不僅依賴于電力供應(yīng)， 而且更需要新的特殊的電力供應(yīng)。另一方面，現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)以及居民用戶的用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì) 量的要求更加敏感，對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求。 近年來(lái)，配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、 電弧爐、電氣化鐵路以及各種電力電子設(shè)備的應(yīng)用不斷增加。世界各國(guó)都對(duì)諧波問題給予充分關(guān)注，定期召開有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)討論會(huì)。 到了 50 年代和 60 年代 在其著作中對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)。當(dāng)時(shí)在德國(guó)，由于使用靜態(tài)汞弧而造成了電壓、電流波形的畸變。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍在廣泛采用。 關(guān)鍵詞 ： 有源電力濾波器 ， 瞬時(shí)無(wú)功功率， 電流檢測(cè) ， 仿真 ARSTRACT II Abstract In recent years, with the development of power grids, converters are to be a wide range of development and application. Though its largescale transformation of the energy and transport play a significant role, it also brought pollution to the power grid, resulting in a harmonic. These harmonics to the electrical equipment hazards. For harmonic suppression and reactive power, power system applications of the filter. However, the shortings of passive power filter, active power filter has been a rapid development. Harmonic suppression method of filtering technology are mainly passive and active power filter technology. Active power filter technology and passive power filter technology, with little effect by the grid impedance, dynamic pensation to the advantages of harmonic pollution in governance has played a leading role. Active power filter of the study focused on the main circuit structure of the form (in series, parallel and seriesparallel), harmonic current detection method and the pensation current control methods. This article focuses on the harmonic current detection method. This paper analyzes the emergence of power system harmonics and hazards, of power theory and the theory of instantaneous power analysis, parison, pointing out that their scope and the advantages and disadvantages. Detailed information on the instantaneous reactive power theory based on the number of harmonics and reactive current detecting method, pq detection method, qp ii ? detection method and dq0 detection and analysis of their detection principle, characteristics and use limitation. MATLAB / Simulink simulation model, focusing on instantaneous reactive power based on the theory of harmonic current detection method of pq detection method and qp ii detection method simulations, were carried out and pared the experimental results, obtaining better harmonics or reactive current detection program. ARSTRACT III For different mutation load and load simulation experiments, the use of different methods to arrive at the conditions and optimal results. K