毕业设计（论文）-谐波抑制研究

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1、第1章绪论1・1研究的目的和意义20世纪80年代以来，国际上越来越关注电能质量问题。电能既是一-种经济、实用、清洁、容易控制和转换能源形态，又是电力部门向电力用户提供发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品。如今，电能作为走进市场的商品，与其它商品一样，无疑也应讲求质量。电力系统供电的电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用三方权益。优良的电能质量保证电网和广大用户的电气设备和用电设备安全、经济运行。现代社会中，电能为一-种广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经

2、济的发展，对电能的需求量日益增加，同时对电能质量的要求也越来越高。但是由于随着电力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、家庭等众多领域屮的应用越来越广泛，由此带來的谐波和无功问题也口益严垂，引来了越来越广泛的关注。现代工业、交通等行业使用的各种换流设备及电弧炉、家用电器等非线性电气设备都是电网中的谐波源。谐波源，尤其是当大容量的谐波源接入电网以后，在从电网吸取基波电流的同时也向电网注入谐波电流，或者在电网中产生谐波电压，使公用电网的电压波形发生畸变，电能质量下降，严重的威胁电网和各种用电设备

3、的安全经济运行。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，甚至发牛故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量岀现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。而对谐波如此大的危害，必须采取措施抑制电力系统的谐波，才能保证电力系统的安全运行和接入电网的各种用电器具的可靠工作。谐波研究的意义，还在于其对电力技术自身发展的影响。但是，现在电力电力装

4、置产生的谐波污染已经成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更有效的研究。对电力电子来说，无谐波“绿色”的主要标志之一。因此消除谐波污染，已成为电力系统，尤其是电力电子技术中的一个重大课题。1.2本文的主要内容本文对谐波问题进行了简单的描述，介绍了抑制电网谐波的主要方式，以及并联有源电力滤波器的相关问题。主要工作如下：1、首先介绍了电力谐波的基本含义、谐波的数学表达、谐波的的主要标准等谐波的一些基木概念，分析了谐波的主要危害，以及谐波源的产生和影响。并对两种典型的电路：单

5、相桥式整流电路和三相桥式整流电路的菲线性元件产生的谐波源进行了原理性分析，接着对旋转电机的谐波、变压器的谐波和电弧炉的谐波进行了分析。2、然后论文从受端治理、主动治理和被动治理三个方面介绍了抑制电网谐波的主要措施，并一一简单的阐述了其各种措施的特点，着重比较了现在比较重要的无源滤波和有源滤波两种谐波抑制措施的特点。3、目前，在谐波抑制方而，已经有了实用的成熟的无源滤波技术，但由于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。于是接下来主要介绍了并联有源滤波器，并对并

6、联有源电力滤波器的系统构成和基木原理以及其主电路形式进行了分析。木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I瞬时无功功率理论的改进方法。研究了并联有源电力滤波器电流控制方法，着重介绍了滞环比较控制方式和三角波比较控制方式。4、最后论文介绍了国内外对谐波抑制研究的现状，并对将来谐波抑制的问题进行了一些简单的分析。第2章谐波2.1谐波的基本概念2.1.1谐波的基本含义国际上公认的谐波含义为：“谐波是一个周期

7、电气量的正弦波分量，或者说谐波分量为周期量的傅里叶级数屮大于1的h次分量，其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波的频率是基波频率的整数倍，我们也常称它为高次谐波。谐波次数必须为正整数，例如我国电力系统的额定频率为50Hz,则其基波为50Hz,2次谐波为100Hz,3次谐波为150Hzo谐波次数不能为菲整数，因此不能有菲整数谐波。2丄2谐波的数学表达电力系统屮，通常认为电网稳态交流电压和屯流呈正弦波形。在进行谐波分析时，正弦电压通常由下数学式表示：u⑴=近Usin(6^+ci)(2-1)式中：U为电压有效值，Q为初相

8、角，0为角频率。正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电源和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦电压施加在非正弦电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产牛压降，使电压波形也变为非正弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。理论上任何周期性波形都可以分解成傅里叶级数形式，称为谐波分析或频域分析。谐波分析是计算