电力系统谐波抑制方法及其仿真研究

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1、NortheasternUniversity毕业设计（论文）GraduateDesign（Thesis）设计（论文）题目：电力系统谐波抑制方法及其仿真研究学生教学中心专业电气工程及其自动化指导教师2015年9月21日摘要一般而言，谐波被认为是对电网的污染，充分了解电网中的各类谐波源是非常重要的。文章对电力谐波的相关理论进行简要梳理，包括谐波的概念和谐波的特点及电力谐波的产生机理。分析了谐波产生的原因及危害，指出了谐波检测的方法，重点从产生谐波的主要装置即电力电子装置出发，去研究抑制谐波的方法。其中主要介绍了有源滤波器，有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力

2、电子装置，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，被公认为是综合治理电网污染最有效的手段。关键词:电力系统谐波；检测；抑制目录摘要I目录I弓丨言31电力系统谐波的概述51.1谐波的国际定义51.2谐波产生的原因61.3谐波的危害72电力谐波的测量和抑制方法102.1谐波检测方法研究现状错误!未定义书签。2.2谐波测量的目的102.3谐波测量的主要内容102.4谐波测量的方法错误!未定义书签。2.5谐波测量的分类112.6变流器交流侧的被动型谐波抑制方案••错误!未定义书签。2.7主动型的变流器谐波抑制方案错误!未定义书签。2.8直流侧抑制入端谐波电流的方

3、法错误!未定义书签。3有源电力滤波器相关理论研究133.1三相瞬时无功功率理论133.2有源电力滤波器的谐波和无功电流检测法163.3有源电力滤波器的PWM控制214有源滤波器的仿真分析254.1并联型有源电力滤波器检测系统仿真254.2并联型有源电力滤波器控制系统仿真32结语35参考文献36引言随着电力电子技术的飞速发展，电力系统内电力电子设备得到广泛应用。由于非线性负荷的增加，特别是高压直流输电的应用，使电力系统的谐波问题日趋严重。电气量中频率为大于1整数倍基波频率的正弦波分量称为谐波。谐波主要来自发电源质量不高、输配电系统和用电设备等三个方面。电网中的谐波主要是由各种

4、大容量电力和用电变流设备以及其它非线性负载产生的，其中主要的谐波源是各种电力电子装置，包括各种整流装置、交流调压装置、变流装置、电弧炉、办公及家用电器、照明设施等等。电力机车中采用的大容量单相整流装置，除产生谐波电流外，还引起三相交流供电系统的三相电流不平衡。此外，一些铁磁非线性设备，如发电机、变压器及铁磁谐振设备等也是不可忽视的谐波源。谐波的存在严重地降低了电能质量，给电力系统带来较为严重的危害。当谐波电流注入到电力系统，将在系统阻抗上产生谐波电压，引起电网电压畸变，最终造成电力系统谐波污染。电力系统谐波污染不仅影响电能质量，还可能威胁整个电力系统的安全稳定运行。因此，分

5、析、研究电力系统的谐波问题，进而采取相应的抑制措施，是一项非常紧要的工作。早期的谐波检测方法都是基于频域理论，即采用模拟滤波器原理。优点是原理和实现电路简单、造价低、输出阻抗低、品质因素易于控制。但存在诸多缺点：实现电路的滤波中心频率对元件参数十分敏感、受外界环境影响较大、难以获得理想幅频和相频特性；电网频率波动不仅影响检测精度，而且检测出的谐波中含有较多的基波分量；当需要检测多次谐波分量时，实现电路变得复杂，其电路参数设计难度随之增加；运行损耗大。由于上述严重缺陷，随着电力系统谐波检测要求的提高及新的谐波检测方法日益成熟，该方法已极少采用1电力系统谐波的概述电能质量问题的

6、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，衡量电能质量的指标主要有：频率偏移和电压偏移两种。20世纪80年代以来，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。1.1谐波的国际定义国际上对谐波公认的定义是「谐波是一个周期电气量的正弦波分量，也可以说谐波为周期分量的傅里叶级数中大于1的h次分量

7、，其频率为基波频率的整数倍⑴。按照定义，谐波次数一定是正整数，不能出现非整数次谐波的情况。以我国为例，我国电力系统额定频率是50Hz,那么，2次谐波就为100Hz,3次谐波就为150Hz,以此类推。供用电系统中，通常认为电网稳态交流电压和交流电流呈正弦波形。在进行谐波分析时，正弦电压通常由下数学式表示:u（t}=込Usin（曲+a）公式中：U为电压有效值。a为初相角,3为角频率。1.2谐波产生的原因高次谐波产生的基本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特征所造成的，即所加电压与其产生的电流不是线性关系而造成的