电力系统的谐波毕业论文(5)

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图2-1所示为有源滤波器的基本工作原理：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算单元计算得出补偿电流的指令电流信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。 串联型APF单独使用方式串联混合型 如果要求有源电力滤波器在补偿谐波的同时，也补偿无功功率，则需要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。这单独使用方式样，补偿电流与负载电流中的谐波及无功成分相互抵消。 并联型交流APFAPF并联混合型与LC并联与LC串联串联谐4.3.2有源电力滤波器的分类 有注入回路方式振方式源有源电力滤波器按照所使用的变流器类型可分为：电流型有源滤波器 (CSI)统一电能电并联谐质量调节力振方式器滤和电压型有源滤波器 (VSI )；按照与负载连接的拓扑结构可分为：并联型、串波器联型和串、并联混合使用型；按照使用场合的电源相数可分为：单相、三相三线和三相四线用有源电力滤波器等。 直流APF 图2-2 有源电力滤波器的系统构成分类

下面根据APF与负载连接的拓扑结构的分类方式对有源电力滤波器的基本原理作简单的介绍。

并联型APF主要用于感性电流源型负载的谐波补偿，目前技术上已相当成熟，投入运行的APF多为此方案。而对于串联型APF来说，通过变压器串联在电源与负载间，可等效为一受控电压源，主要用于消除带电容的二极管整流电路等电压谐波源负载对系统的影响。此外，还有串-并联型APF，其兼有串、并联型APF的功能，具有较高性价比。值得关注的是并联型APF与LC并联结构，这是有源电力滤波器中最基本的形式，也是目前应用最多的一种。 4.3.3有源电力滤波器的发展趋势

作为改善和提高电能质量的主要措施之一，有源电力滤波器技术近年来取得了大的发展。具体表现在电能质量问题得到了政府和相关部门的高度重视；功率开器件的性价比也在逐步提升；随着新一代DSP的出现，控制系统的成本只占很小一部分等等。

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关于有源电力滤波器技术的研究目前主要集中在以下几个方面： (1)谐波处理理论的进一步研究；(2)进一步降低补偿装置相对于负载 (谐波源)装置的容量；(3)控制系统的进一步简化；(4)补偿装置的多功能化。

我国在有源电力滤波器的研究方面起步较晚，进入90年代，国内的多所高校和研究机构才加入到了有源滤波器的研究中来，当时的工作主要以理论研究和实验为主。但在对国外研究成果进行消化吸收的基础上，我国的有源滤波器的理论研究己经达到或者接近国际先进水平。但总的来说，由于受各种条件限制，我国有源电力滤波器的实际应用水平不高，范围不大。所以目前的主要发展方向是加快有源电力滤波器的产品化。

4.4有源电力滤波器的谐波电流检测技术及其发展

有源电力滤波器技术包含着三个关键技术，即功率器件制造技术、谐波电流检测技术和电流控制技术。三大技术的发展决定着APF技术的发展。

下面我们就来看一下最基本的集中检测的方法。 (1)用模拟带通滤波器检测的方法。

该方法使用模拟滤波器来实现谐波电流检测。该检测法的优点是电路结构简单，造价低，输出阻抗低，品质因素易于控制由于滤波器中心频率固定，当电网频率波动时，滤波效果会大大下降。这种方法多用于补偿效果要求不高的场合，它不能适应现代电力系统的需要。

(2)基于Fryze功率定义的检测方法

其原理是将负载电流分解为与电压波形一致的分量，将其余分量作为广义无功电流 (包括谐波电流)。它的缺点是：因为 Fryze功率定义是建立在平均功率基础上的，所以要求得瞬时有功电流需要进行一个周期的积分，再加其它运算电路，要有几个周期延时。因此，用这种方法求得的 “瞬时有功电流”实际是几个周期前的电流值。这对有源电力滤波器控制是一个难以接受的缺陷。

(3)基于频域分析的FFT检测法

该方法的基础是傅立叶级数分析，将检测到的畸变电流 (或电压)进行傅立叶变换但这种方法也不能同时分离出无功电流和谐波电流。当电网频率发生变

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换，分解为高次谐波代数和的形式，再将其合成为总的补偿电流。此方法的优点是检测精度较高，缺点是需要一定时间的电流值，计算量大，需花费较多的计算时间。

(4)基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法

1983年，日本学者赤木泰文等人提出了瞬时无功功率理论，利用此理论，先检测出三相电压与负载电流并变换到??0坐标系下，再计算出畸变电流的瞬时有功功率和瞬无功功率，滤去基波分量后得到高次谐波瞬时有功功率和瞬时无功功率，然后从中取出补偿电流，最后将它们变换到abc坐标下即得到了所需补偿的谐波电流。此方法是目前APF中应用最广泛的一种检测方法，其优点是能快速跟踪补偿电流，进行适时补偿，系统频率特性不变，即使高次谐波增加，系统也不会过载，且不受电网参数和负载变化的影响；缺点是成本高，系统损耗大。

(5)基于小波变换理论的谐波电流检测法。

由于小波分析克服了傅立叶分析在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点，即它在频域和时域同时具有局部性，因此人们将小波变换理论应用到谐波检测。然而，基于神经网络、小波和模糊控制的算法虽然适用，但是这些算法过于复杂，不容易得到推广使用。所以目前使用较多的是基于瞬时无功理论的电流检测方法。

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致 谢

参考文献

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[5] 陆廷信 供电系统中的谐波分析测量与抑制 机械工业出版社 1990 [6] 宋文南，刘宝仁 电力系统谐波分析 北京：水利电力出版社 1995 [7] 王兆安，刘进军，杨君 谐波抑制和无功补偿 机械工业出版社 1999 [8] 粟时平，刘桂英 静止无功功率补偿技术 中国电力出版社 2006

[9] 陈继承，陈国柱，吕证宇等 有源电力滤波用谐波计算中的滤波器设计，浙江大学电气工程学院 第

14届全国电源技术年会论文集 第444～446 460页

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致 谢

致 谢

在设计完成之际，我首先要感谢我的指导老师。在设计完成的过程中，老师倾注了大量的精力和心血，为我的设计提出了许多宝贵的意见。可以说，设计的完成，处处都有她辛勤的汗水，没有老师的指导，此次设计是不可能顺利完成的。老师对学生悉心的指导、不倦的教诲和深切的关怀，使我在毕业设计期间在理论水平和科研能力上有了极大的提高，对我以后的学习和工作都将起到十分重要的作用，

感谢电气工程及其自动化专业的其他各位老师长期以来对我的指导和帮助。正是他们在平时的悉心教导，为我打下了完成毕业设计所需要的专业基础理论知识。同时，还要感谢与我同组的其他各位同学平时所给予我的启发和帮助。

最后，谢谢所有关心、理解、支持和帮助过我的亲人、朋友和同学。

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