ip-iq法谐波检测课程设计

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1、1引言1.1问题的提出随着电气行业的不断发展，人们对于用电质量的要求也越来越高。早在电力系统运气初期，人们就将电力系统中电压、频率的偏离标称值的大小作为检测电能质量的主要指标。但是仅仅以电压频率的偏差作为衡量标准已经无法满足如今科技进步的步伐，单靠电压与频率的偏差早以不足以满足用户对电能质量的要求；其中，谐波作为被公认的电力系统的公害之一，也成为衡量电能质量的一大重要参数。与此同时，如何有效的检测也成为有效治理前一道必不可少的工序。本文将对基于瞬时无功功率理论的谐波检测进行相应的分析，电路设计及

2、仿真验证。1.1.1谐波产生的原因谐波是相对于基础正弦波而言的，我们通常认为电网稳态的供电电压波形为工频正弦波形，既频率为50HZ（60HZ）理想的正弦波。但其毕竟只是一种理想状态下的参数波形，由于电网中非线形负荷的存在，电网电压加载在非线形负荷的电流波形往往会发生一定程度的畸变，而此畸变后得到的非正弦电流在电网阻抗上产生的压降同时会使电压波形也发生或多或少的畸变。已知理想正弦电压波形可表示为：ut=2Usin(ωt+α)（1-1）其中U———电压有效值；α———初相角;ω———角频率，；（1-

3、2）f———频率；T———周期；对于周期的非正弦电压,一般满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅里叶级数：22uωt=a0+n=1∞ancosnωt+bnsinnωt(1-3)式中a0=12π02πuωtd(ωt)(1-4)an=1π02πuωtcosnωtd(ωt)(1-5)bn=1π02πuωtsinnωtd(ωt)(1-6)(n=1,2,3,⋯⋯)上式中，频率为1/T的分量称为几波，频率为大于1整数波基波频率的分量即为谐波。由于系统中流过非线性设备和加载其上的电压不成比例关系，使各次谐波电

4、流产生了不同的畸变，从而使流过设备电流相应发生畸变，即出现谐波畸变的问题。下图以方波为例，畸变的方波电亚波形可以分成各次谐波与基波的合成波形，如图1所示：图表1方波与其分解所得的各次谐波波形221.1.2谐波的危害理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流及谐波电压的存在，对公用电网的电能质量的影响巨大，其具体表现在设备、传输、及通信三个个方面：（1）由于串、并联谐振引起的过电压、过电流、机械谐振等，会引起系统设备，如电机、变压器、电容器等的严重发热，增大损耗；

5、同时，过大的过电压、过电流会使电机、变压器、电缆等绝缘老化，降低使用寿命；对于敏感的电子元件如晶闸管等，过大的过电压、过电流会引起设备的发热击穿；机械谐振有时甚至会使电机轴发生扭振，危及设备安全。（2）由于谐波对公用电网中的器件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，而谐波引起的公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，使谐波放大，这就使上述的危害大大增加，甚至引起严重事故如火灾；谐波还会导致继电保护和自动装置的误操作，并使电气测量仪表计量不准确。（3）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，

6、轻者产生噪音，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作，甚至使计算机系统失效。1.2国内外研究的现状电力系统中的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起人们的注意，大量的学者在谐波问题上投入了不少精力。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文，F.W.Kimbar在其著作中对此进行了总结，70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电

7、子装置在电力系统行业、交通及家庭的因公日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上招考了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。我国对谐波问题的研究起步较晚。1984年，水利电力部颁布了SD126-1984《电力系统谐波管理暂行规定》，推动了我国谐波研究工作的进展，并于1994年3月正式实施，使我国谐波管理工作逐渐科学化、规范化和法制化。同一期间，吴竞昌等人221988年出版的《电力系统谐波》一书时

8、我国有关谐波问题较有影响的著作，夏道止等1994年出版的《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》时近年出版的代表性著作，此外，唐统一等人和容健纲等人分别独立翻译了J.Arrillaga等的《电力系统谐波》一书，在国内也有较大影响。今年来，国内外不断有谐波问题研究的各类专著与教材出版，对谐波知识的普及、深入研究与实际谐波问题的分析与治理都具有重要的参考意义。1.2.1电力系统治理谐波的现状分析由于谐波的危害越来越影响人们的日常生活及工业生产，在前人对于谐波认识的基础上，人们开始对于谐波的治理给予越来越