瞬时无功功率理论在谐波和无功电流实时检测中的应用ppt课件.ppt

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1、瞬时无功功率理论在谐波和无功电流实时检测中的应用指导老师：丁老师学生：康慨学号：20057951内容提要谐波的产生及其危害有源滤波器的原理瞬时无功功率理论介绍Ip.Iq法、P.Q法三相电路下各种情况的谐波与无功电流检测的仿真与分析单相电路谐波与无功电流检测的分析结论摘要20世纪80年代后，电力电子技术迅速发展。各种变频器、变流器、开关电源和电抗器的应用日益增多。随之产生的谐波污染也日益严重，造成电力系统电压、电流严重畸变。影响仪器仪表正常工作，增加电力器件损耗，危及电力系统安全运行。目前，谐波污染已经成为电力系统的严重公害之一．解决电力系统谐波问题显得尤为迫

2、切。日本学者赤木泰文于1983年提出了三相电路瞬时无功功率理论，又称为pq理论，为三相电路谐波和无功检测提出了新的方法。本文分析了有源电力滤波器与补偿器的基本原理，以及瞬时无功功率在谐波和无功电流实时检测中的基本原理和应用，分析了三相电路下，p、q法；ip、iq法下的各种情况下的谐波和无功电流实时检测的仿真与分析，并与其他方法进行了比较。最后分析了单相电路下谐波与无功电流检测。谐波产生及其危害谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波危害：（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐

3、波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。（2）谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。（4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，

4、使通信系统无法正常工作有源滤波器介绍有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器原理有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号`，送入高速数字信号处理器（DSP

5、）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。瞬时无功功率理论介绍三相电路瞬时无功功率理论由日本学者赤木泰文最先提出，理论打破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统的定义了瞬时有功功率p、瞬时无功功率q等瞬时功率量，后人发展了这套理论，提出了瞬时有功电流ip、瞬时无功电流iq等瞬时量；以瞬时无功功率理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器（APF）的谐波和无功电流实时检测方法。瞬时

6、无功功率理论的应用原理设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为ea、eb、ec和ia、ib、ic。为了分析问题方便，把他们变换到两相正交的坐标系上研究，可以得到以下结果：三相电路谐波和无功电流实时检测p、q法：该方法根据定义算出p、q，经低通滤波器（LPF）得p、q的直流分量。再由直流分量计算出被检测电流的基波分量iaf、ibf、icf。图如下：因此可得检测电流ia、ib、ic的基波分量iaf、ibf、icf，ia、ib、ic减去基波分量，则得到所求的谐波分量；Ip.Iq法：该方法用到与a相电压ea同相位的正弦信号和余弦信号；它们由一个锁相环（PLL）产生；从

7、而产生对应的谐波分量。由于采用了低通滤波器，所以检测电流变化时，所求的电流直流分量有一定延时。从p、q法和Ip.Iq法的原理可以看出，三相电路中，电压只要畸变，p、q法均有误差。而Ip.Iq法采用锁相环，畸变电压的谐波在运算中不出现。不受畸变电压影响，结果更为准确。Ip.Iq法、P.Q法三相电路下各种情况的谐波与无功电流检测的仿真与分析p、q法下电压无畸变电流无突变的分析：得到谐波波形：iah，ibh，ichip，iq法电压无畸变电流无突变的分析：可得3个波形：p、q法无畸变电流幅值突变：可得谐波波形：p、q法无畸变电流频率突变：可得波形：p、q法无畸变电流

8、相位角突变：可得谐波波形：p、q法电压畸变电流幅值突