目录
摘 要............................................................................................................................ 2 第1章 绪 论................................................................................................................ 4
1.1 引言.................................................................................................................. 4 1.2 课题来源及研究的目的和意义...................................................................... 4 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析.............................................................. 5 第2章 谐波理论基础.............................................................................................. 6
2.1 谐波的基本概念.............................................................................................. 6 2.2 谐波的产生...................................................................................................... 8 2.3 谐波的危害...................................................................................................... 9 2.4 谐波限制标准................................................................................................ 10 2.5 本章小结........................................................................................................ 11 第3章 谐波检测方法分析...................................................................................... 12
3.1 频域理论........................................................................................................ 12 3.2 时域理论........................................................................................................ 12
3.2.1 快速傅立叶变换.................................................................................. 12 3.2.2 基于瞬时无功功率检测方法.............................................................. 13
3.2.2.1 p?q法 ............................................................................................. 20 3.2.2.2 ip?iq法 ........................................................................................... 22 3.2.2.3 Park变换的d?q法 .......................................................................... 23
3.2.3 基于神经网络的谐波检测方法............................................................... 24 3.3 本章小结........................................................................................................ 25 第4章 仿真分析.................................................................................................. 26
4.1 仿真软件简介................................................................................................ 26 4.2 三相整流电路仿真........................................................................................ 27 4.4 基于瞬时无功功率的单相谐波检测............................................................ 31 结 论............................................................................................................................ 34 致 谢............................................................................................................................ 35 参考文献...................................................................................................................... 36
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摘 要
在电力系统中许多电气元件都产生不同程度的谐波，各种整流设备，交直流换流设备尤为严重。由此带来的危害和其谐波抑制是广泛关注的课题。
本文以三相四线制低压供电系统为例，首先介绍了谐波的基本概念、谐波的产生及其危害、电网对谐波电压和谐波电流的限值，阐述了谐波问题研究的必要性，国内外研究的状况及本文研究的内容，然后分析了谐波理论基础，详细的介绍了三相谐波检测方法、及基于瞬时无功功率检测方法。最后对设计的谐波检测方法，利MATLAB/simulink进行仿真， 在仿真中，利用MATLAB/Simulink建立了整流电路总体仿真模型。编写了数据傅立叶分析软件。通过仿真波形、分析数据表明了此仿真模型的真实性和方案的可行性。
关键词 谐波电流检测; 瞬时无功功率理论; Matlab/Simulink; 三相整流电
路桥
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Abstract
A lot of electric components produce various degrees of harmonies in the power system, it is particularly serious to do it such as various kinds of rectification equipment and inverters and converters. Therefore the danger brought and its wave in harmony are suppressed it is subjects that a lot of people pay close attention to extensively.
The paper introduces the concept of harmonics, its harm to power grid and limitation of harmonics voltage and current harmonics，and it also demonstrates the necessity of eliminate harmonics, and briefly introduces several methods to eliminate harmonics and research of both here and abroad. The paper analyzes the principles of the harmonic. Then the paper detailed introduces the theory of the way of harmonic currents of a single-phase and the way of harmonic currents of a there-phase and instantaneous reactive power,. In the end the paper simulates harmonics detection methods by MATLAB/simulink. In the simulink, utilize
Matlab/Simulink to set up commutate circuit mode. Write its data FFT analyses software. By showing the wave form and analyzing data, indicate the authenticity of this simulink model and feasibility of the scheme.
Key word: harmonic current detection; Instantaneous reactive power theory; Matlab/Simulink;Three-Phasa Universal Bridge
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第1章 绪 论
1.1 引言
电能作为现代社会中使用最广泛的能源，其应用程度是衡量一个国家发展水平的重要标志之一。近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，电能紧缺的问题已逐步解决，但与此同时，用户对提高电能质量的呼声也越来越高。
电能质量一般是指电压或电流的幅值、频率、波形等参量符合规定值的偏差。90年代以前电力系统中许多机电设备都能在上述参量相对较大的变化范围内正常地工作;但是在90年代后期信息技术的飞速发展，基于计算机、微处理器控制的用电设备和电力电子设备在工业生产中大量投入使用，他们对干扰比机电设备更加敏感，因此对供电质量的要求也更高[1]。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障停运，重则造成整个系统的损坏，由此带来的损失是难以估量的。 从环境的角度来看，电力系统也是一种“环境”，同样存在着污染的问题，电网中存在的谐波电流和谐波电压就是对电网环境的一种严重污染。在电力系统中大功率换流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重，对电力系统造成了很大的危害使供电系统中的元件损耗增大、降低用电设备的使用寿命、干扰通讯系统等。严重时甚至还能使设备损坏，自动控制失灵，继电保护误动作，对电感和电容构成的串联或并联电路还有可能产生串联谐振或并联谐振，其形成的谐振过电压或过电流将大大增加，给电容器、系统及用户造成严重危害。
谐波对电力系统的影响和危害同自然坏境污染一样，已成为一种公害。为了保证供电质量、提高系统运行的安全性和经济性，电网谐波抑制问题已成为当前电力系统中迫切需要解决的课题。
1.2 课题来源及研究的目的和意义
电力是现代人类社会生产与生活不可缺少的一种主要能源形式。随着电力电子装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。但电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响。谐波被认为是电网的一大公害，对电力系统谐波问题的研究已被人们逐渐重视。谐波问题涉及面很广，包括对畸变波形的分析方法、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制、谐波限制标准以及谐波测量及在谐波情况下对各种电气量的检测方法等。为了避免这些谐波的不良影响, 有必要对其题 , 谐波问题早在 20世纪 20年代和 30年代就引起了人们的关注 , 当时在德国使用静止汞弧变流器而造成电压和电流波形畸变。20世纪 70年代以来 , 电力电
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子技术的飞速发展 , 使谐波问题日益突出 , 已成为阻碍电力电子技术 发展的一大障碍。目前 , 谐波、电磁干扰、功率因数降低已并列为电力进行分析和抑制。
1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
电力系统的谐波畸变并不是一个新的研究课系统的三大公害。电力系统的谐波畸变并不是一个新的研究课系统的三大公害。国际上对电力谐波问题的研究大约起源于五六十年代，当时的研究主要是针对高压直流输电技术中变流器引起的电力系统谐波问题。进入70年代后，随着电力电子技术的发展及其在工业、交通及家庭中的广泛应用，谐波问题日趋严重，从而引起世界各国的高度重视。各种国际学术组织如电气与电子工程师协会（IEEE）、国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议（CIGRE）相继各自制定了包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准。我国对谐波问题的研究起步较晚 , 进入 20世纪 80年代才开始开展有关谐波的研究工作 , 国内许多高校和研究单位都开展了谐波的研究治理工作。国家技术监督局于1993年颁布了国家标准GB／T14549－93《电能质量公用电网谐波》，标准给出了公用电网谐波电压、谐波电流的限制值。
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