基于DSP的谐波电能计量装置硬件电路的设计文献综述

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1、文献综述基于DSP的谐波电能计量装置硬件电路的设计1前言部分l研究背景近几十年来，电力系统中非线性负载的广泛使用，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。随着半导体电子工业的迅速发展，促使精密设备的产生，这些设备对电能质量更加敏感，导致了交流电压和电流稳态波形的畸变，产生了大量的电力谐波[1]。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。非线性负荷从电网中吸收非正弦电流，引起电网电压波形畸变，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处

2、的环境恶化。在国内，改革开放以前，我国工业水平比较落后，制造业工艺粗糙，先进制造业极度缺乏，加上谐波引起的影响与危害并没有引起足够的认识，而电能质量问题更是提不到议事日程。但近年来，随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负载的使用；各种复杂精密的用电设备越来越多，对由谐波引起的电能质量敏感度也增加了。电网中出现的高次谐波的含量已大大超过了国际上公认的标准[7]。电力系统中的谐波已经逐渐发展为影响电力系统安全的重要因素，它与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统中的三大公害[2][3]。l研究意义谐波具有十分严重的危害。主要表现为对电网安全

3、稳定和经济运行的影响与危害和对与其有牵连的电气信号的干扰与破坏。在电力危害方面，它使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声因而绝缘老化，使用寿命缩短，因而加大了企业的电力运行成本，降低了供电的可靠性。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，引发供电事故的发生。在信号干扰方面，谐波会对邻近的通信设备和电子设备会产生严重干扰，使通信系统无法正常工作[7]；会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。它危害到功率处理器自身的正常运行。电网谐波已成为许多电子设备与系统现场可靠运行的主要障

4、碍之一，谐波污染的问题还严重阻碍了诸如变频调速等大批高效、节能电力电子技术的推广应用。因此，谐波的研究具有十分重要的意义。谐波抑制及补偿装置要达到怎样的补偿效果都是以谐波的检测和分析得到的结果为依据的。我们要确切掌握电力系统中谐波的实际状况，防止谐波危害，维护电力系统的安全运行。[4][5][12]不仅如此，还可以从治理环境污染的角度来认识。这里的环境当然是指电力系统这个环境，谐波干扰就是一种污染，“无谐波”是“绿色”的主要标志之一。“绿色电力电子”的说法已经有了一定的呼声。对电力谐波污染的抑制已成为电工科学技术界所必须解决的问题。在电力工业中，能源的节约、合理开发和有效

5、使用表现的极为突出和具体。如何科学地，符合用电负荷需求来进行有效能量转换，确已成为当今电力系统日益关注的话题。2主题部分l发展现状随着计算机技术的普及，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置不仅对供电电能质量异常敏感，同时也加剧了电能质量的污染。提高电能质量的新技术己成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点。谐波的研究就是其中重要的一项。电力系统的谐波问题早在二十世纪二十年代和三十年代就受到了人们的关注。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器，最后造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表了有关变流器谐波的论文，这是早期有关谐波研究的经典论文。到了五、六十年代

6、，由于高压直流输电技术的发展，大量关于变流器引起电力系统谐波问题的论文陆续发表。七十年代以来，由于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、交通及家庭中的应用日益广泛，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和关注。国际上召开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。1993-1995年，美国电力研究院(EPRI)在全国范围内进行了大规模的电能质量普查，获得了大量电能质量数据。与此同时，国外又兴起了研究“用户特定电力”(customPower)的高潮，提出利用电力电子控制器提高配

7、电网供电的可靠性和电能质量。据报道，我国发电量的10%左右尚未得到利用，线路的损耗高达2既，因电网波动而不得不采用过大的容量设计，致使系统效率低下。通过电力谐波的分析，对保证电网的供电质量、挖掘现有容量的潜力，具有十分重要技术意义和经济价值。为了更好的采取措施对电网谐波含量加以限制，必须具有相应的检测手段。而对电力系统谐波问题的研究，已经渗透到了通信理论、计算技术、数字信号处理（DSP）等各个学术领域。1993年国家技术监督局批准并颁发了《电能质量一一公用电网谐波》GB/T-14549一93，[8]对谐波的测量作了明确的规定，