江苏大学学士学位论文 本 科 毕 业 论 文电力系统无功谐波电流检测方法的研究Detection Method for Reactive and Harmonic Current in Power System 江 苏 大 学 学 士 学 位 论 文电力系统无功谐波电流检测方法的研究 摘要：随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域。这些电力电子装置使得电力系统中的谐波污染问题日趋严重。因此，谐波问题的分析和治理成为电力系统领域的所面临的重大课题 本文首先对目前国内外电力谐波检测与分析方法进行了综述与展望，然后对电力谐波的基本概念和特征参数进行了说明。从发电、输电、用电等三个方面讨论了谐波产生的原因。从增加输、供和用电设备的额外附加损耗；对测量表计的影响；对继电保护和自动装置的工作及其可靠性影响；对家用电器设备的使用和寿命影响等方面入手阐述了谐波的危害。目前，无源滤波技术在大多数的谐波抑制系统的使用已经很成熟了，但是由于无源滤波器(PPF)存在诸如易受系统参数影响、只能消除特定次谐波等缺点。所以有源滤波器(APF)因其动态补偿谐波的优越性能已经成为一项热门的研究课题。但是我国的有源滤波器技术目前还没有进入实用阶段，多数只是进行理论上的探讨研究。本文分析了基于瞬时无功理论谐波检测方法，在这种理论下得到的法、检测法方法，并对这两种方法进行了仿真分析。为了提高APF的电流跟踪性能，本文提出了滞环比较法、三角波法和周期采样控制法三种APF电流控制方式。并进行了Matlab仿真实验，仿真结果验证了该滤波装置的良好补偿性能。关键词: 电力系统谐波；有源电力滤波器；检测；抑制；非线性负荷Detection Method for Reactive and Harmonic Current in Power SystemAbstract： Following the development of the national economy and the living standard of people, the electric power electronics product is broadly applied to the control realm in the industry. These electric powers electronic equips to make a harmonic pollution problem with the electrics power system is serious gradually. Therefore, the analysis and suppression of harmonic has been an important topic in the electric power system.This paper first of all made a review and prospective study of the detection and analysis approaches of the harmonious wave both in China and abroad，specified the basic concepts and characteristic parameters of power harmonics，and discussed the generation of harmonics in the terms of power generation, electricity transmission, electricity utility. The harmonic harm was described in terms of following aspects：the increase of additional supplementary load loss of transmission, distributed equipment and electrical installations；the influence on measurement meter, the operation reliability of relaying protection and automatic devices as well as the use and life span of household electrical appliances.At the moment, in harmonic suppress aspect, it has had practical and mature passive technique, but it has many disadvantages. Therefore, these years much research turns to the active power filter for its prior function of compensating harmonics dynamically. and a harmonic detection method of the three-phase three-line parallel active power filter-the harmonic current detection method pq and ipiq based on the instantaneous reactive power theory, and performs simulation analyses in two different case，the steady system and the abrupt load changes.To improve the tracking performance of the current APF proposed in this paper hysteresis method, triangular wave method and periodic sampling control method three kinds of APF current control. And make a Matlab simulation.Keywords：Power system harmonics; active power filter; suppression; nonlinear loads;目 录第一章 绪论41.1谐波的提出及研究意义41.2国内外电力谐波检测与分析方法研究现状51.3 电力谐波检测与分析方法的发展趋势71.4 谐波抑制技术的发展现状71.4.1国外抑制技术研究现状71.4.2国内抑制技术研究现状91.5本文主要的研究工作9第二章 电力谐波分析112.1电力谐波的基本概念112.1.1电力谐波的表示方法112.1.2谐波的特征量122.2电力谐波产生的原因132.3 谐波造成的危害142.3.1 对供配电线路的危害142.3.2对电力设备的危害142.4本章小结16第三章 谐波抑制技术及有源滤波技术的研究173.1电力谐波抑制途径173.1.1主动型谐波抑制途径173.1.2 被动型谐波抑制途径183.2有源电力滤波器的工作原理和结构203.2.1有源电力滤波器的工作原理203.2.2并联有源滤波器213.2.3串联型有源电力滤波器233.3有源电力滤波器双向补偿特性243.4本章小结25第四章 有源电力滤波器常用检测与控制方法264.1有源并联电力滤波器的基本结构及工作原理264.2有源并联电力滤波器谐波检测常用方法284.2.1三相电路瞬时无功功率理论284.2.2 pq检测法314.2.3 检测法334.3有源电力滤波器电流控制常用方法344.3.1周期采样控制法354.3.2滞环比较控制法354.3.3 三角波比较方式364.4本章小结37第五章并联有源谐波电流检测及控制仿真分析385.1 基于瞬时无功功率理论谐波检测方法仿真研究385.1.1 基于瞬时无功功率理论谐波检测方法仿真模型建立385.1.2 基于瞬时无功功率的pq和检测法的仿真结果分析415.2 并联型有源电力滤波器电流跟踪控制技术的仿真435.2.1 三角波比较方式的仿真结果435.2.2 滞环比较控制方式仿真结果455.3 本章小结46第六章结论与展望476.1结论476.2展望47参考目录49致 谢53第一章 绪论1.1谐波的提出及研究意义“谐波一词起源于声学。有关谐波的数学分析早在18世纪和19世纪就己奠定了良好的基础。傅立叶等人提出的谐波分析方法至今仍在广泛采用。电力系统的谐波问题早在20世纪的20年代和30年代就引起人们的关注。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期关于谐波研究的经典论文1。70年代以来，由于电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害日益严重。谐波的研究具有重要意义，首先是谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁其次，谐波研究的意义还可以上升到治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识对电力系统这个环境来说，无谐波是“绿色”的主要标志之一。在电力电子技术领域，要求实施“绿色电力电子”的呼声也日益高涨目前，对地球环境的保护己成为全人类的共识。对电力系统谐波污染的抑制也已成为电工科学技术界所必须解决的问题。在国际上，许多国家都先后对电两中的电压畸变，各次谐波电压、谐波电流的数值、测量方法及非线性负荷的管理等制定了相应规定来加以严格限制。我国过去对电网中的谐波问题未加重视和研究。但是近年来由于电气化铁路的大量出现，以及可控硅整流装置的广泛应用，不少电网中的高次谐波含量的数值已大大超过了国际上公认的标准。据我国电力科学院系统研究所对西南、西北、华中、华北等地区重点电网测试的结果来看，我国电网的谐波污染已很严重。为了更好的采取措施对电网谐波含量加以限制，必须具有相应的监测手段。为此，除了引进发达国家研制的谐波监测仪器外，还应当研究符合我国电网现状的谐波分析方案，以提高电网谐波监测分析水平，这对于抑制高次谐波含量是十分必要和有价值的。1.2国内外电力谐波检测与分析方法研究现状谐波检测方法是谐波检测的核心环节，也是各文献着重论述和相互区别所在。谐波测量一般包括三个步骤：信号预处理；谐波幅值和相位测量；结果再处理。其中信号预处理和结果再处理是辅助算法，为谐波测量服务，以优化测量性能，达到实际应用的目的。谐波测量方法虽然在算法设计和现实中占据主导地位，但辅助算法在很大程度上决定了其能否预期执行和装置的可靠性，故不能忽视对它的设计。实践表明，获得一个时滞性小，去噪声能力强，同时为后续分析提供高精度谐波特征的辅助算法并不容易辅助算法的选择主要取决于以下因素：实际输入信号的动态特性与所要求的理想信号符合程度；数据处理性能；给定的时间响应和精度要求；软硬件实现约束条件。目前国内外谐波检测与分析方法可分为2(1) 采用模拟带通滤波器