配电网无功补偿控制研究【字数：11796】
随着我国经济发展，电力系统作为国民经济的基础，提高配电网传输的电能质量越来越重要。由于各种各样的电气设备的出现，非线性负载设备大量使用，电网中产生越来越多的谐波，谐波对于电力系统是有害的。目前，对于在电网中出现的谐波，抑制谐波的研究任然是重要内容。在这项工作中，研究了三相并联有源电力滤波器（APF）并进行了整个模拟研究。 全文的工作如下 一是阐述配电网中谐波产生的原因，包括谐波基本概念的分析，谐波的产生机制和危害。二是分析配电网有源滤波器的系统构成，对本文所采用的并联APF进行数学建模。第三部分是研究本工作所采用的谐波控制方案 - 在分析传统三相电路的基础上，基于瞬时无功功率理论检测谐波电流的方法，大大减少了传统方法计算量，并且复杂性有所提高。四是对配电网谐波治理方案进行建模仿真，即通过建立有源滤波器系统采用改进型无功功率谐波控制方法进行仿真，验证本文研究内容的有效性。通过实验结果表明，本文所采用的方法在响应时间和谐波畸变率方面均符合配电网平稳可靠运行的要求。 2
目录
Abstract 3
第一章 绪论 6
1.1研究的目的和意义 6
1.2国内外研究状况和进展 7
第二章 配电网谐波分析 9
2.1谐波的基本概念 9
2.1.1谐波的基本含义 9
2.1.2谐波的数学表达 9
2.2谐波的产生极其危害 10
2.2.1谐波产生的原因 10
2.2.2 谐波的危害 11
2.3 配电网谐波控制研究 11
2.3.1增加整流相数法 11
2.3.2波形叠加法 12
2.3.3脉宽调制法 12
2.3.4 LC无源滤波法 12
2.3.5静止无功补偿法 12
2.3.6电力有源滤波器补偿法 13
第三章 配电网有源滤波器的系统构成 14
3.1谐波检测方法研究现状 14
3.1.1基于频域的谐波检测方法 14
3.1.2基于Fryze传统功率定义的谐波检测方法 14
3.1.3基于神经网络的检测方法 14
3.1.4基于傅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
里叶变换的谐波检测法方法 14
3.2有源滤波器的基本原理 15
3.3并联APF数学建模 15
第四章 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法 17
4.1三相电路瞬时无功功率理论 17
4.1.1瞬时有功功率和瞬时无功功率 17
4.1.2 瞬时有功电流和瞬时无功电流 19
4.2改进型/运算方式的谐波电流检测方法 21
第五章 配电网谐波控制仿真 22
5.1仿真软件介绍 22
5.1.1Matlab介绍 22
5.2.2Simulink介绍 23
5.2仿真电路设计 24
5.3仿真结果 25
第六章 总结与展望 29
6.1总结 29
6.2展望 30
致 谢 30
参考文献 32
第一章 绪论
1.1研究的目的和意义
随着科学技术的的飞速发展，电气设备数量庞大的使用被连接到电力分配网络。这些非线性负连接到电力系统网络中后。电源电流产生失真并包含许多谐波分量。电力系统中非线性负载受到电压作用时，很多非线性负载的谐波电流在电网中产生，从而导致电源电压不稳定，在电力系统网络上的谐波负载的畸变产生高次谐波电压。现阶段，使用了很多非线性负载，电网中的污染存在越来越严重的问题，有大量被浪费的电能资源，还埋下了很多安全隐患。因此，采取有效的方法和手段解决电网中产生的大量谐波电流是非常有必要的。要降低谐波电流，提高电能使用效果，就必须提高电力部门的供电质量，并且在用户端还要降低相关的非线性负载使用，国家的相关规定清楚地规定用户使用冲击负荷，变动负荷和非对称的非线性负载加载用户的力量。如果质量有影响、妥协或者干扰安全操作，用户一定要采用措施进行更正。
电力质量问题的出现已经有很长的历史，随着配电网的完善和普及，电能使用质量成为重要的关注内容。在电力系统产生的早期阶段，用户对于电力的需求比较简单只在线性负载使用，出现的非线性问题比较简单。因科技的发展，出现越来越多带着非线性负载的电气设备，造成谐波问题的出现，非线性电力电子器件和设备是现代工业自80年代以来普遍使用，很多用户使用的电能转换和电力电子控制的设备。非线性设备给人们的生产和生活带来了便利和效率，但是显著增加电力网络的非线性负担。关于谐波研究的重要性在于，谐波是非常有害的：谐波减少发电效率，增加运输电能的负担和降低电能的有效使用效率，其过热造成了振动并且带有噪声，还导致绝缘的降低电气装置的效率，减短电气设备的寿命，甚至发生故障或烧断还导致电源电压的失真增加电器的功率消耗，增加传输损耗，减短传输线使用的时长，变压器的损耗变多，对电容器设备产生很大的影响，从而在中继导致保护和自动工作性障碍，提高感应电动机的损耗可能过热的发动机，使所述逆变器装置的操作通常会导致性能的测量误差，扰乱通信系统，影响其他设备。
谐波研究的重要性是它对电力电子技术发展的影响。谐波污染已经变成了电力电子发展的障碍，使更多的人员在该领域进行研究，寻找更有效的解决方法。
1.2国内外研究状况和进展
20年前，交流电中的电流和电压谐波分量是可以忽略的，它们对电网的影响是可以忽略的。目前，在大多数国家，电网中谐波分量的水平在几次增加。进一步增长的趋势仍将保持。由于谐波分量对电网及其用户都有负面影响，因此需要认真考虑谐波分量的高频问题。
2015年Thirumoorthi 和Yadaiah提出近年来，为了保护配电网中的其他用户免受非线性装置的影响，IEEE S191992标准对电压和电流水平施加了特定的限制。主要是在公共耦合点设置谐波电流和电压限值。无缘滤波器，有源滤波器，混合滤波器可以有效的抑制谐波。此外，在需要无功补偿和无功补偿的情况下，无源滤波器也是首选。文献中提出了许多不同的无源滤波器，并行滤波器结构成为了最理想的滤波器。
2014年Prasad and Sudhakar提出电流源非线性负载的补偿并联无源滤波器更适用。并联无源滤波器适用于电流源型非线性负载的补偿。该串联无源滤波器可用于补偿电压源型非线性负载。混合无源滤波器由串行无源滤波器和并行无源滤波器组成，适用于所有类型的非线性负载。该产品提供谐波和无功率补偿，也可用于源阻抗。
目录
Abstract 3
第一章 绪论 6
1.1研究的目的和意义 6
1.2国内外研究状况和进展 7
第二章 配电网谐波分析 9
2.1谐波的基本概念 9
2.1.1谐波的基本含义 9
2.1.2谐波的数学表达 9
2.2谐波的产生极其危害 10
2.2.1谐波产生的原因 10
2.2.2 谐波的危害 11
2.3 配电网谐波控制研究 11
2.3.1增加整流相数法 11
2.3.2波形叠加法 12
2.3.3脉宽调制法 12
2.3.4 LC无源滤波法 12
2.3.5静止无功补偿法 12
2.3.6电力有源滤波器补偿法 13
第三章 配电网有源滤波器的系统构成 14
3.1谐波检测方法研究现状 14
3.1.1基于频域的谐波检测方法 14
3.1.2基于Fryze传统功率定义的谐波检测方法 14
3.1.3基于神经网络的检测方法 14
3.1.4基于傅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
里叶变换的谐波检测法方法 14
3.2有源滤波器的基本原理 15
3.3并联APF数学建模 15
第四章 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法 17
4.1三相电路瞬时无功功率理论 17
4.1.1瞬时有功功率和瞬时无功功率 17
4.1.2 瞬时有功电流和瞬时无功电流 19
4.2改进型/运算方式的谐波电流检测方法 21
第五章 配电网谐波控制仿真 22
5.1仿真软件介绍 22
5.1.1Matlab介绍 22
5.2.2Simulink介绍 23
5.2仿真电路设计 24
5.3仿真结果 25
第六章 总结与展望 29
6.1总结 29
6.2展望 30
致 谢 30
参考文献 32
第一章 绪论
1.1研究的目的和意义
随着科学技术的的飞速发展，电气设备数量庞大的使用被连接到电力分配网络。这些非线性负连接到电力系统网络中后。电源电流产生失真并包含许多谐波分量。电力系统中非线性负载受到电压作用时，很多非线性负载的谐波电流在电网中产生，从而导致电源电压不稳定，在电力系统网络上的谐波负载的畸变产生高次谐波电压。现阶段，使用了很多非线性负载，电网中的污染存在越来越严重的问题，有大量被浪费的电能资源，还埋下了很多安全隐患。因此，采取有效的方法和手段解决电网中产生的大量谐波电流是非常有必要的。要降低谐波电流，提高电能使用效果，就必须提高电力部门的供电质量，并且在用户端还要降低相关的非线性负载使用，国家的相关规定清楚地规定用户使用冲击负荷，变动负荷和非对称的非线性负载加载用户的力量。如果质量有影响、妥协或者干扰安全操作，用户一定要采用措施进行更正。
电力质量问题的出现已经有很长的历史，随着配电网的完善和普及，电能使用质量成为重要的关注内容。在电力系统产生的早期阶段，用户对于电力的需求比较简单只在线性负载使用，出现的非线性问题比较简单。因科技的发展，出现越来越多带着非线性负载的电气设备，造成谐波问题的出现，非线性电力电子器件和设备是现代工业自80年代以来普遍使用，很多用户使用的电能转换和电力电子控制的设备。非线性设备给人们的生产和生活带来了便利和效率，但是显著增加电力网络的非线性负担。关于谐波研究的重要性在于，谐波是非常有害的：谐波减少发电效率，增加运输电能的负担和降低电能的有效使用效率，其过热造成了振动并且带有噪声，还导致绝缘的降低电气装置的效率，减短电气设备的寿命，甚至发生故障或烧断还导致电源电压的失真增加电器的功率消耗，增加传输损耗，减短传输线使用的时长，变压器的损耗变多，对电容器设备产生很大的影响，从而在中继导致保护和自动工作性障碍，提高感应电动机的损耗可能过热的发动机，使所述逆变器装置的操作通常会导致性能的测量误差，扰乱通信系统，影响其他设备。
谐波研究的重要性是它对电力电子技术发展的影响。谐波污染已经变成了电力电子发展的障碍，使更多的人员在该领域进行研究，寻找更有效的解决方法。
1.2国内外研究状况和进展
20年前，交流电中的电流和电压谐波分量是可以忽略的，它们对电网的影响是可以忽略的。目前，在大多数国家，电网中谐波分量的水平在几次增加。进一步增长的趋势仍将保持。由于谐波分量对电网及其用户都有负面影响，因此需要认真考虑谐波分量的高频问题。
2015年Thirumoorthi 和Yadaiah提出近年来，为了保护配电网中的其他用户免受非线性装置的影响，IEEE S191992标准对电压和电流水平施加了特定的限制。主要是在公共耦合点设置谐波电流和电压限值。无缘滤波器，有源滤波器，混合滤波器可以有效的抑制谐波。此外，在需要无功补偿和无功补偿的情况下，无源滤波器也是首选。文献中提出了许多不同的无源滤波器，并行滤波器结构成为了最理想的滤波器。
2014年Prasad and Sudhakar提出电流源非线性负载的补偿并联无源滤波器更适用。并联无源滤波器适用于电流源型非线性负载的补偿。该串联无源滤波器可用于补偿电压源型非线性负载。混合无源滤波器由串行无源滤波器和并行无源滤波器组成，适用于所有类型的非线性负载。该产品提供谐波和无功率补偿，也可用于源阻抗。
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