【正文】 ......................................................................................... 40 液晶顯示菜單程序設(shè)計 ................................................................................... 41 液晶菜單界面模塊設(shè)計 ................................................................................... 44 PWM 信號調(diào)制 程序設(shè)計 .......................................................................................... 47 PI 控制程序設(shè)計 ........................................................................................................ 51 主程序及中斷程序的 設(shè)計 ....................................................................................... 52 本章小結(jié) ..................................................................................................................... 55 第 5 章 有源電力濾波器的工程應用 ............................................................................... 56 工程項目的背景介紹 ................................................................................................ 56 工程項目方案設(shè)計 .................................................................................................... 57 串聯(lián)諧振注入式 HAPF 補償方案介紹 ......................................................... 58 無源支路參數(shù)和容量設(shè)計 ............................................................................... 59 輸出濾波器和耦合變壓器設(shè)計 ...................................................................... 61 逆變電路的設(shè)計 ................................................................................................ 63 串聯(lián)諧振注入式 HAPF 的工程應用 ...................................................................... 64 高壓開關(guān)柜、無源支路和隔離變壓器 ......................................................... 65 有源逆變屏及有源逆變控制器 ...................................................................... 65 有源輸出屏 ......................................................................................................... 66 現(xiàn)場應用效果 ..................................................................................................... 66 本章小結(jié) ..................................................................................................................... 67 總結(jié)與展望 ............................................................................................................................ 68 參考文獻 ................................................................................................................................. 70 附錄 A 攻讀學位期間獲得的研究成果 ........................................................................... 75 附錄 B 控制系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................................... 76 附錄 C S1D1335 內(nèi)置字符代碼表 .................................................................................... 84 致 謝 ..................................................................................................................................... 85 碩士學位論文 1 第 1 章 緒 論 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一方面企業(yè)對用電質(zhì)量要求越來越高，另一方面電力電子裝置的大量應用，工業(yè)電網(wǎng)中非線性負載越來越多，嚴重影響了工業(yè)用電的質(zhì)量，這二者形成嚴重的矛盾，使得諧波問題引起人們越來越多的關(guān)注。本章首先介紹了電力系統(tǒng)諧波，簡要敘述了諧波抑制的主要方法，介紹了有源濾波器的發(fā)展狀況并就有源電力濾波器的控制器的一些技術(shù)性能作一些說明，最后介紹了論文的研究背景和主要內(nèi)容。在理想的電力系統(tǒng)中，電源以單一恒定頻率（ 50Hz 或 60Hz）的正弦變化規(guī)律向電網(wǎng)供電，系統(tǒng)中各點的電流、電壓都是以單一恒定的供電頻率隨時間按正弦規(guī)律變化的量。但隨著技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負載的比重不斷增加，理想電力系統(tǒng)的近似程度變差，直接表現(xiàn)是電力系統(tǒng)中的電流和電壓波形產(chǎn)生畸變。 在 IEEE 標準 5191981 中諧波定義為：“諧波為一周期波或量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。 電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因 在早期的電網(wǎng)中，電力傳輸線路中諧波含量并不高，可以忽略不計，但是隨著科技的進步，現(xiàn)代電網(wǎng)中諧波的含量比例越來越高。其中用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波最多。這種諧波電動勢的頻率和幅值只取決于發(fā)電機本身的結(jié)構(gòu)和工作情況，基本與外接負載無關(guān)，可以看作諧波電壓源。它的 大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。 用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波是由與電力系統(tǒng)相連的各種非線性負載產(chǎn)生的 [1]。另外，工業(yè)用的電弧爐、電石爐也是個比較大的諧波源，由于加熱原料時電爐的三相電極很 難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器注入電網(wǎng)。 除此以外 ,其它 像 電視機、電池充電器等裝置也會產(chǎn)生諧波。 電力系統(tǒng) 諧波 危害 諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)時一種污染。近幾十年來，各種電力電子設(shè)備的迅速普及 和廣泛應用 使諧波污染日趨嚴重，由諧波引起的各種事故不斷發(fā)生，如：廣西蘋果鋁廠 1996 年 6 月因諧波超標，導致電容器爆炸，損壞高壓開關(guān)和主變壓器，造成大面積停電；湖南漣鋼 1998 年 7 月，因 5 次諧波超標，導致豹南山 110KV變電站停電 16 小時；由于電氣化鐵路產(chǎn)生的負序電流和諧波電流的影響，鄭州電網(wǎng)繼電保護誤動，致使京廣線中斷數(shù)小時。大體上說 ， 諧波危害 主要表現(xiàn)在以下幾個方面 [18][914]： （ 1）電力電容器引起的諧波放大。特別是在發(fā)生諧振的情況下，很小的諧波電壓就可引起很大的諧波電流，導致電容器因過流而損壞。諧波電壓或電流會在電機的定子繞組、轉(zhuǎn)子回路以及定子和轉(zhuǎn)子鐵芯中引起附加損耗。另外，諧波電流還會增大電機的噪音和產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩。諧波電流一方面在輸電線路上產(chǎn)生諧波壓降，另一方面增加了輸電線路上的電流有效值，從而引起附加輸電損耗。 （ 4）增加變壓器的損耗。另外， 3 的倍數(shù)次零序電流會在三角形接法的繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，這一額外的環(huán)流可能會使繞組電流超過額定值。 （ 5）造成繼電保護、自動裝置工作紊亂。當有諧波畸變時，依靠采樣數(shù)據(jù)或過零工作的數(shù)字繼電器容易產(chǎn)生誤差。零序三次諧波電流過大，可能引起接地保護誤動作。測量儀表是在純正弦波情況下進行校驗的，如果供電的波形發(fā)生畸變，儀表則容易產(chǎn)生 誤差。 （ 7）干擾通訊系統(tǒng)。比如電力載波通信、遠動裝置信號以及與架空線平行的通訊線路，諧波 的影響都很大。在超高壓長距離輸電線路上，較大的諧波電流會使?jié)摴╇娀∠缪泳彛瑢е聠蜗嘀睾祥l失敗，擴大事故。諧波分量還會使電流過零時的dtdi/ 值過大，導致斷路器斷弧困難，影響斷流能力。諧波還會對下列設(shè)備產(chǎn)生影響： ①導致功率開關(guān)器件控制裝置誤動作； ②導致功率開關(guān)器件故障而損壞； ③使日光燈的鎮(zhèn)流器及補償用電容器過熱和損壞； ④對計算機產(chǎn)生干擾； ⑤影響互 感器的測量精度； ⑥使熔斷器在沒有超過整定值時就熔斷； ⑦影響功率處理器的正常運行； ⑧影響電視機的畫面質(zhì)量； 有源電力濾波器控制器的研制及其應用 4 ⑨影響電子顯微鏡的清晰度； ⑩影響其它換流設(shè)備或其它任何由電壓過零所控制的設(shè)備的同步。在 20 世紀 20年代和 30 年代的德國，研究者由靜止變流器引起的波形畸變提出了電力系統(tǒng)諧波的概念。 50 年代和 60 年代在高壓直流輸電方面推進了變流器諧波的研究。 Kimbark E. 《 Direct Current Transmission》 [ 17]中對此 進行了總結(jié)，該書包括了電力系統(tǒng)諧波方面 60 篇以上的參考文獻。 我國對電力系統(tǒng)諧波問題的研究起步較晚。隨后，許克明等也于 1991 年出版了《電力系統(tǒng)高次 諧波》 [18]，張一中等 1992 年出版了《電力諧波》[2]，夏道止等 1994 年出版了《高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波分析及濾波》 [ 3]，林海雪等 1998 年出版了《電力網(wǎng)中的諧波》 [ 4]，這些著作都對人們認識和研究諧波作出了很大的貢獻。 1998 年，王兆安等出版的《諧波抑制和無功功率補償》 [12]是國內(nèi)迄今為止較為全面的介紹諧波分析和治理方法的著作，特別是其中關(guān)于有源濾波器的分析和 闡述，被國內(nèi)許多研究者廣泛引用和參考。因此可以說，我國對諧波問題的研究起步于 80 年代，在整個 90 年代有了長足的發(fā)展，與國外研究水平的差距正在不斷減小。美國海軍早在 20 世紀 70 年代就發(fā)現(xiàn)諧波影響并第一個制訂了諧波限制標準 US MILSTD461，目前仍然被美國軍方廣泛使用。1993 年美國電氣與工程協(xié)會（ IEEE）進一步完善了 IEC55 標準，并在其基礎(chǔ)上補充了對高壓、大功率用電負荷產(chǎn)生諧波的限制標準，這就是 IEEE/ANSI Standard 519 諧波限制標準。國家技術(shù)監(jiān)督局于 1993 年又發(fā)布了中華人民共和國國家標準 GB/T1454993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》 [20]，從 1994 年 3 月 1 日開始實施。對 220KV 以上的電網(wǎng)及其供電用戶，以 110KV 電網(wǎng)的規(guī)定作為參考標準，或者以保證 220KV 下一級電網(wǎng)符合標準的要求為依據(jù)。 1998 年，為了 進一步限制電網(wǎng)諧波，我國頒發(fā)了 《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限制（設(shè)備每相電流小于 16A）》，即 IEC 610032 標準，對低壓電氣以及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流進行了限制。 受端 治理的措施主要有以下幾種： （ 1）選擇合理的供電方式。 （ 2）避免電容器對諧波的放大。 （ 3）提高設(shè)備抗諧波干擾能力。 （ 4）改善諧波保護性能。 主動治理諧波的措施主要有以下幾種： （ 1）增加變流裝置的相數(shù)或脈沖數(shù)。 有源電力濾波器控制器的研制及其應用 6 （ 2）改變諧波源的配置或工作方式。 （ 3）采用多重化技術(shù)。 （ 4）諧波疊加注入。缺點是必須保 證 三次倍數(shù)的諧波源與系統(tǒng)的同步，且諧波發(fā)生器的功率消耗常常高達整流器直流功率的 10％。采用脈寬調(diào)制 PWM（ Pulse W