电力系统谐波抑制技术的研究

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1、目录摘要I第一章绪论11.1研究的目的和意义11.2国内外研究状况和进展21.2.1国外研究现状21.2.2国内研究现状41.3本文主要工作5第二章有源APF及其谐波源模型研究72.1谐波的基本概念72.1.1谐波的基本含义72.1.2谐波的数学表达72.1.3衡量谐波的主要指标82.2谐波的抑制方法92.3无源电力滤波器分类112.4有源电力滤波器分类132.5非线性负荷谐波源分析152.5.1单相桥式整流电路非线性负荷152.5.2三相桥式整流电路非线性负荷162.6电力系统谐波标准17第三章基于瞬时无功功率理论的谐波电流检

2、测方法193.1谐波检测的几种方法比较193.2三相电路瞬时无功功率理论203.2.1瞬时有功功率和瞬时无功功率203.2.2瞬时有功电流和瞬时无功电流223.3基于ip-iq算法的谐波电流实时检测223.4一种对基于瞬时无功功率ip−iq检测进行改进的方法24第四章并联有源电力滤波器的控制策略研究274.1有源电力滤波器工作原理及模型27344.2有源电力滤波器系统构成及其工作原理284.3并联有源电力滤波器的控制研究294.3.1并联有源电力滤波器直流侧电压控制294.3.2有源电力滤波器电流跟踪控制技术30结论33参考文献

3、3434电力系统谐波抑制技术的研究摘要随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。本文首先对国内外谐波问题及其现状进行了描述，介绍了抑制电网谐波的主要方式，由传统LC滤波装置到有源电力滤波装置的发展过程及其今后APF的发展趋势。介绍了电力谐波的基本概念以及非线性负荷谐波源的产生和影响，并对几种典型的非线性谐波源进行了分析。目前，在谐波抑制方面，已经有了实用的很成熟的无源滤波技术,但由于

4、无源滤波器存在的一些缺点。有源电力滤波器因其动态补偿谐波的优越性已经成为了一项热门的研究课题。本文在考虑到我国电力系统大多数情况下处于不平衡状态下，对现有的基于瞬时无功功率谐波检测方法进行了改进，提出了三相三线制并联有源电力滤波器谐波检测方法：基于瞬时无功功率理论的ip-iq改进方法。谐波电流检测方法，在系统稳定情况下进行了仿真分析，证明了ip-iq检测方法能实时、准确地检测不同负载情况下的谐波。研究了并联有源电力滤波器电流控制方法，确定采用三角波比较控制方式作为本文所研究三相三线制并联有源电力滤波器控制策略。关键词：电力系统谐

5、波脉宽调制有源电力滤波器瞬时无功功率理论34第一章绪论1.1研究的目的和意义随着电力电子技术的迅速发展，大量非线性负荷（如电气化铁道牵引负荷、整流负荷、电力机车、电弧炉、变频调速装置等）接入电力系统，这些非线性负荷在系统电压作用下，供电电流发生畸变，含有大量的谐波成分。非线性负荷的谐波电流注入系统后，在系统阻抗上产生谐波电压，引起电网电压畸变，造成电力系统谐波污染。目前，电力系统的谐波问题[1]日益严重，不但降低了电能质量，还威胁到电力系统的安全运行。所以，对电力系统的谐波问题进行计算、分析和研究，并进而采取相应的抑制措施，是一

6、项非常迫切的任务。改善电能质量，既需要供电部门提高供电质量，同时在用户侧就地改善电能质量也是很有必要的，相关标准明确指出：用户的非线性负荷、冲击性负荷、波动负荷、非对称负荷对供电质量产生影响或对安全运行构成干扰和妨碍时，用户必须采取措施加以消除。本文所要研究的主要就是如何在用户侧抑制用户产生的谐波电流以及电流不对称等电能质量问题。电能质量问题的提出由来已久，衡量电能质量的指标也是随着电力系统的发展而备受关注。在电力系统的发展早期，电力负荷的组成比较简单，主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成。20世纪80年代以

7、来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到广泛应用，不少用户对电能的利用都要经过电力电子装置的转换和控制，这些装置给人们生产和生活带来方便和效率的同时，使电力系统的非线性负荷明显增加。谐波研究的意义，是因为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，还会引起供电电压畸变，增加用电设备消耗的功率，降低系统的功率因数，增加输电线路的损耗，缩短输电线寿命，增加变压器损耗，对电容器有很大影响，造成继电保护、自动装置工

8、作紊乱，增加感应电动机的损耗，使电动机过热，造成换流装置不能正常工作，引起电力计量误差，干扰通信系统，对其它设备造成影响。谐波研究的意义，还在于其对电力电子技术自身发展的影响。但是，现在电力电子装置产生的谐波污染已经成为阻碍电力电子救赎发展的重大障碍，它迫使电力