【正文】 目 錄摘要 1第一章 緒論 3 3 4 4 6 6 7 11第二章 諧波的檢測方法以及危害 12 12 12 13 14 15 15 16 16 17 19 21第三章 濾波器 29 29 29 29 29 33 33 35 36第四章 諧波檢測仿真分析 40 諧波信號(hào)模型的建立 41 MATLAB 42 43 MATLAB小波分析 44 46第五章 抑制諧波的方法 40 第五章 總結(jié)與展望 49參考文獻(xiàn) 50致 謝 51南昌大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波及其抑制技術(shù)的研究摘要隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電力市場的開放，電能質(zhì)量問題越來越引起廣泛關(guān)注。由于各種非線性負(fù)載（諧波源）應(yīng)用普及，產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染日益嚴(yán)重。本文首先對(duì)國內(nèi)外諧波問題及其現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，介紹了抑制電網(wǎng)諧波的主要方式，由傳統(tǒng)LC濾波裝置到有源電力濾波裝置的發(fā)展過程及其今后APF的發(fā)展趨勢。隨后對(duì)非線性負(fù)荷諧波源建立了數(shù)學(xué)模型,并用數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得出了結(jié)論,并仿真證明了非線性負(fù)荷用戶對(duì)線性用戶產(chǎn)生的影響。有源電力濾波器因其動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波的優(yōu)越性已經(jīng)成為了一項(xiàng)熱門的研究課題?；谒矔r(shí)無功功率理論的ipiq改進(jìn)方法。研究了并聯(lián)有源電力濾波器電流控制方法,確定采用三角波比較控制方式作為本文所研究三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器控制策略。關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)諧波。 有源電力濾波器。 Pulse width modulation。它不僅增加了電網(wǎng)的供電損耗，而且干擾電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動(dòng)化裝置的正常運(yùn)行，造成了這些裝置的誤動(dòng)與拒動(dòng)，直接威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。但由于電力電子裝置是一種非線性時(shí)變拓?fù)湄?fù)荷，由其造成的諧波污染對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在的威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來極大影響，被公認(rèn)為電網(wǎng)的一大公害。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中正弦波形被畸變的現(xiàn)象早已存在，由于其功率相對(duì)不大，因而危害并不明顯。還需注意到，隨著超大容量的電力電子裝置的使用，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正試圖將其快速、實(shí)時(shí)可控性應(yīng)用于電網(wǎng)的電能輸送及運(yùn)行，正在出現(xiàn)著像動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償（ASVG，STATCOM）、有源電力濾波（APE）、可控移想裝置（TCPA）和統(tǒng)一潮流控制（UPFC）等獨(dú)具電力領(lǐng)域特色的應(yīng)用。所以，對(duì)電力系統(tǒng)的諧波問題進(jìn)行計(jì)算、分析和研究。改善電能質(zhì)量，既需要供電部門提高供電質(zhì)量，同時(shí)在用戶側(cè)就地改善電能質(zhì)量也是很有必要的。本文所要研究的主要就是如何在用戶側(cè)抑制用戶產(chǎn)生的諧波電流以及電流不對(duì)稱等電能質(zhì)量問題。諧波研究的意義還在于其對(duì)電力電子技術(shù)自身發(fā)展的影響。對(duì)電力電子來說，無諧波就是“綠色” 的主要標(biāo)志之一。諧波研究及其抑制技術(shù)已日益成為人們關(guān)注的問題。諧波 (harmonic wavelength)，從嚴(yán)格的意義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。正是因?yàn)閺V義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。主要非線性負(fù)載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。諧波的數(shù)學(xué)表達(dá)上式稱為f(t)的傅里葉級(jí)數(shù)，其中，ω=2π/Tn為整數(shù)，n=0n為整數(shù)，n=1在間斷點(diǎn)處，下式成立：a0/2為信號(hào)f(t)的直流分量令 c1為基波幅值，為n次諧波的幅值。a0/2有時(shí)也稱0次諧波的幅值。不管幾次諧波，他們都是正弦波。當(dāng)前，電力系統(tǒng)的諧波源，就其非線性特性而言主要有5大類： 軟啟動(dòng)器（可控硅 電機(jī)啟動(dòng)器）； 　　開關(guān)電源、UPS、逆變元件、電池充電器； 　　變頻控制的電機(jī)、起重機(jī)、電梯、泵等制造過程控制； 　　電子數(shù)據(jù)圖像設(shè)備如電視等無線電發(fā)射設(shè)備，可控?zé)艄庠O(shè)備； 　　整流器、熒光燈等。 頻率為50Hz的正弦波波形，稱基波，50Hz稱基波頻率。諧波用基波倍數(shù)表示，例如頻率為150Hz的正弦波稱為3次諧波、頻率為250Hz的正弦波稱為5次諧波、頻率為350Hz的正弦波稱為7次諧波，依次類推。除了電力電子裝置、電弧爐等公認(rèn)的諧波源外,傳統(tǒng)的變壓器、電抗器等由于越來越傾向于工作在其鐵芯磁化曲線的飽和段,使這些設(shè)備的激磁電流嚴(yán)重畸變,因而當(dāng)電網(wǎng)輕載,電壓較高時(shí),這些裝置很可能成為一種新的諧波源。并且本文對(duì)諧波的基本原理和模型都有了較為細(xì)致的介紹，這樣才可以更貼切，更全面的了解諧波。并且對(duì)電力系統(tǒng)諧波的定義以及數(shù)學(xué)表達(dá)都有了較為詳細(xì)的介紹，并且對(duì)諧波的原理和基本模型都有了較為深刻的理解，同時(shí)介紹本文的主要工作。第三章：電力系統(tǒng)諧波的原理主要研究了電力系統(tǒng)諧波的原理和基本模型，只有掌握了諧波的基本模型，才可以更深入，更透徹的研究諧波，發(fā)現(xiàn)問題，找到抑制諧波的有效的正確的方法。第二章 諧波的檢測和分析方法為了有效補(bǔ)償和抑制負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，首先必須對(duì)含有的諧波成分有精確的認(rèn)識(shí)，因而需要實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流中的諧波分量。這種方法過于簡單，精度很低，不能滿足諧波分析的需要，一般不用。這兩種方法都可以檢測到各次諧波的含量，但以模擬濾波器為基礎(chǔ)的帶通選頻法裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件多，測量精度受元件參數(shù)、環(huán)境溫度和濕度變化的影響大，且沒有自適應(yīng)能力；后一種檢測方法其優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)測量多個(gè)回路，能自動(dòng)定時(shí)測量。1983年日本學(xué)者赤木泰文提出的瞬時(shí)無功功率理論，即“p－q”理論，對(duì)電力諧波量的檢測做出了極大的貢獻(xiàn)，由于解決了諧波和無功功率的瞬時(shí)檢測和不用儲(chǔ)能元件就能實(shí)現(xiàn)抑制諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，使得電力有源濾波理論由實(shí)驗(yàn)室的理論研究走向工作應(yīng)用。由可得被檢測電流的基波分量，將基波分量與總電流相減即得相應(yīng)的諧波電流。所以，該方法只適用于三相電壓正弦、對(duì)稱情況下的三相電路諧波和基波無功電流的檢測。該自適應(yīng)檢測系統(tǒng)的特點(diǎn)是在電壓波形畸變情況下也具有較好的自適應(yīng)能力，缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢。對(duì)于一般的諧波檢測，如電力部門出于管理而檢測，需要獲得的是各次諧波的含量，而對(duì)于諧波的時(shí)間則不關(guān)心，因此，傅里葉變換就滿足要求。小波變換由于克服了傅里葉變換在頻域完全局部化而在時(shí)域完全無局部性的缺點(diǎn)，即它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有局部性，因此通過小波變換對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行分析可獲得所對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。基于神經(jīng)元的自適應(yīng)諧波電流檢測法和小波變換檢測法等新型諧波檢測方法能否應(yīng)用于工程實(shí)際，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。一下介紹了大致的諧波的幾種危害。但由于電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器對(duì)10%以下含量高達(dá)40%時(shí)又導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作，因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護(hù)作用。這樣，諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行。如民用配電系統(tǒng)中的中性線，由于熒光燈、調(diào)光燈、計(jì)算機(jī)等負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生大量的奇次諧波，其中3次諧波的含量較多，可達(dá)40%；三相配電線路中，相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會(huì)疊加，使中性線的電流值可能超過相線上的電流。 （1）對(duì)于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器。尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時(shí)，還可能使電網(wǎng)的諧波加劇，即產(chǎn)生諧波擴(kuò)大