電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)與治理的研究 

電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)與治理的研究

密級(jí)：（請(qǐng)注明密級(jí)及保密期限）摘要現(xiàn)階段由于電力系統(tǒng)高速發(fā)展，電力市場(chǎng)也不斷開(kāi)放，這就導(dǎo)致電力電子技術(shù)非線性負(fù)載的應(yīng)用歡迎程度也進(jìn)一步增強(qiáng)。這就造成日益嚴(yán)重的電網(wǎng)諧波污染，針對(duì)電能質(zhì)量存在問(wèn)題的重視程度日益提高。因此針對(duì)諧波及抑制技術(shù)的研究就成為學(xué)術(shù)界最重要的研究課題。本文借助國(guó)內(nèi)外諧波問(wèn)題的分析基礎(chǔ)上，介紹了電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的主要形式，并分析了抑制電網(wǎng)諧波的最佳方式，從而研究出該如何改進(jìn)當(dāng)前基于瞬時(shí)無(wú)功功率的諧波檢測(cè)手段，并最終提出基于有源電力濾波器三相三線并聯(lián)型的諧波檢測(cè)模式，也就是基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的改進(jìn)手段。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)、諧波、諧波抑制、有源濾波器目錄25245_WPSOffice_Level11緒論 414401_WPSOffice_Level21.1研究的目的和意義 424400_WPSOffice_Level21.2國(guó)內(nèi)外研究狀況和進(jìn)展 530494_WPSOffice_Level31.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 514837_WPSOffice_Level31.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 61.3本文主要研究的內(nèi)容 632541_WPSOffice_Level12諧波及其有源濾波器的研究 716714_WPSOffice_Level22.1諧波的基本概念 72.1.1諧波的來(lái)源 721960_WPSOffice_Level32.1.2諧波的含義 75996_WPSOffice_Level32.1.3諧波的數(shù)學(xué)表達(dá) 725752_WPSOffice_Level22.2諧波的產(chǎn)生極其危害 822652_WPSOffice_Level32.2.1諧波產(chǎn)生的原因 830093_WPSOffice_Level32.2.2諧波的危害 921326_WPSOffice_Level22.3諧波的抑制方法 1232154_WPSOffice_Level32.3.1三相整流變壓器采用Y，d(Y/△)或D，y(△/Y)的接線方式 1319643_WPSOffice_Level32.3.2脈寬調(diào)制技術(shù) 1327450_WPSOffice_Level32.3.3采用多電平變流技術(shù) 138940_WPSOffice_Level32.3.4靜止無(wú)功補(bǔ)償法 131858_WPSOffice_Level32.3.5有源功率因數(shù)校正技術(shù) 1424690_WPSOffice_Level22.4有源濾波器 1411000_WPSOffice_Level22.5并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償特性的研究 155471_WPSOffice_Level32.5.1有源電力濾波器補(bǔ)償特性的基本要求 1515255_WPSOffice_Level32.5.2影響有源電力濾波器補(bǔ)償特性的因素 151238_WPSOffice_Level32.5.3并聯(lián)型有源電力濾波器補(bǔ)償特性 159068_WPSOffice_Level22.6電力系統(tǒng)諧波標(biāo)準(zhǔn) 1623410_WPSOffice_Level33基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流檢測(cè)方法 1719866_WPSOffice_Level23.1諧波檢測(cè)方法研究現(xiàn)狀 1919570_WPSOffice_Level23.2三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論 219217_WPSOffice_Level33.2.1瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率 218957_WPSOffice_Level33.2.2瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流 2220286_WPSOffice_Level23.3.3基于瞬時(shí)無(wú)功功率p、q檢測(cè)方法 233.3.4基于算法的諧波電流實(shí)時(shí)檢測(cè) 2423410_WPSOffice_Level34并聯(lián)有源電力濾波器的控制策略研究 2730568_WPSOffice_Level24.1有源電力濾波器工作原理及模型 2713438_WPSOffice_Level24.2并聯(lián)有源電力濾波器滯環(huán)比較控制方法 2724569_WPSOffice_Level34.2.1有源電力濾波器電流控制方法研究現(xiàn)狀 2810065_WPSOffice_Level34.2.2三角波控制原理 289901_WPSOffice_Level34.2.2PWM控制原理 2813397_WPSOffice_Level34.2.3滯環(huán)比較控制方式 2911293_WPSOffice_Level24.3有源電力濾波器系統(tǒng) 308369_WPSOffice_Level24.4直流側(cè)電壓的控制 3123410_WPSOffice_Level35有源三相濾波器的仿真 3226492_WPSOffice_Level25.1檢測(cè)模塊分析 32978_WPSOffice_Level25.2電流跟蹤控制模塊 3321370_WPSOffice_Level25.3有源濾波器逆變模塊 346低通濾波器的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 356.1檢測(cè)電路中低通濾波器 356.2低通濾波器設(shè)計(jì)和分析 356.3低通濾波器的選擇 367總結(jié)與發(fā)展 361緒論1.1研究的目的和意義眾所周知，當(dāng)前世界上電力電子技術(shù)的發(fā)展極為迅猛，諸如電力機(jī)車(chē)、整流負(fù)載、電弧爐等大量的非線性負(fù)載連接到電源系統(tǒng)?；谙到y(tǒng)電壓的各類(lèi)型作用，非線性負(fù)載的電源在電流失真過(guò)程中就會(huì)包含著巨大的諧波分量。而將這一些非線性負(fù)載諧波電流納入綜合系統(tǒng)之后，系統(tǒng)阻抗就會(huì)進(jìn)一步生成諧波電壓，這樣就會(huì)造成電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)諧波受到污染。通過(guò)資料可以得知，當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)諧波存在日益加重的污染問(wèn)題，這不但導(dǎo)致電能質(zhì)量進(jìn)一步下降，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行也受到很大程度的影響。故而計(jì)算及研究電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題就成為目前學(xué)術(shù)界非常緊迫的重要任務(wù)之一，并采取相應(yīng)的抑制措施。1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況和進(jìn)展1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀繼日本，美國(guó)，德國(guó)等國(guó)家后，有源電力濾波器在我國(guó)的廣泛應(yīng)用及研究，受到了學(xué)術(shù)界以及工商界的特別關(guān)注，投入了大量的人力以及物力，但是總體來(lái)說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家電子工業(yè)相比是有一定差距。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，硅整流設(shè)備在中國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是鐵路電氣化的迅猛發(fā)展，進(jìn)一步使得硅整流技術(shù)的應(yīng)用加快其發(fā)展速度。由于電氣化鐵路速度快、環(huán)境污染小、牽引重量大的一系列優(yōu)點(diǎn)，逐漸使其成為目前中國(guó)鐵路電力發(fā)展的主要轉(zhuǎn)型方向。當(dāng)前，隨著我國(guó)非線性負(fù)荷的不斷增加，大部分地區(qū)電網(wǎng)諧波分量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致存在很多危及電網(wǎng)安全的各類(lèi)型問(wèn)題。目前我國(guó)學(xué)術(shù)理論界針對(duì)這一課題相繼展開(kāi)了研究，并借助學(xué)術(shù)會(huì)議，不斷豐富非線性負(fù)荷的研究成果。不過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，APF的研究在我國(guó)依然是起步階段，第一篇相關(guān)文獻(xiàn)一直到1989年才出現(xiàn)。針對(duì)APF的研究主要針對(duì)并聯(lián)、混合型兩種模式開(kāi)展，相對(duì)而言并聯(lián)的理論及實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)極為成熟。從理論分析，并聯(lián)內(nèi)容主要為功率理論，諧波電流監(jiān)測(cè)，有源電力濾波器穩(wěn)態(tài)研究等等。在我國(guó)清華大學(xué)、重慶大學(xué)等一些重點(diǎn)高等院校針對(duì)APF也展開(kāi)了系統(tǒng)性的理論研究。雖然一定程度上，這一些理論研究具有一定的實(shí)效性，不過(guò)由于一系列條件限制，我國(guó)當(dāng)前的有源濾波技術(shù)依舊屬于試驗(yàn)性領(lǐng)域，僅僅一些少數(shù)類(lèi)型在運(yùn)行，比如有源華北電力實(shí)驗(yàn)研究院、北京供電公等單位早在1992年就已經(jīng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)出高次諧波的抑制裝置。GTR主要用于針對(duì)低壓電網(wǎng)環(huán)節(jié)的單個(gè)諧波源諧波給予補(bǔ)償，但是僅僅能夠補(bǔ)償特定的幾個(gè)諧波（5，7，11，13），相對(duì)來(lái)說(shuō)這一種調(diào)制載波的設(shè)置頻率相對(duì)較低，僅僅為3.3KHZ不高，該裝置采用20MVA靜止無(wú)功發(fā)生器，其主電路由18個(gè)直流儲(chǔ)能電容器、脈沖電壓源逆變器，以及9個(gè)繞組變壓器系統(tǒng)共同連接的變壓器一并組成，存在著相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一定程度上，當(dāng)前我國(guó)有源電力濾波技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，還屬于試驗(yàn)階段。特別是在HAPF系統(tǒng)中，不僅可以控制諧波而且還可以補(bǔ)償無(wú)功功率，而且大量的基礎(chǔ)理論及相關(guān)技術(shù)還需要深入研究。分析近年來(lái)APF的應(yīng)用趨勢(shì)，主要為：1.借助多路復(fù)用技術(shù)、PWM調(diào)制技術(shù)等等的等效開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)一步提升，從而更好的實(shí)現(xiàn)了大容量系統(tǒng)大與高次諧波的有效補(bǔ)償。2.考慮到了經(jīng)濟(jì)性，也能使用由APF以及PF組成的混合過(guò)濾系統(tǒng)來(lái)降低APF的容量，促進(jìn)成本降低的同時(shí)，還進(jìn)一步提高效益。3.隨著我國(guó)半導(dǎo)體器件制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，低成本混合濾波器這一系統(tǒng)所具備的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域?qū)⒅饾u慢慢消失。串并聯(lián)APF具有強(qiáng)大的功能和高性價(jià)比，是一款很有前途的有源濾波器。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀自從上世紀(jì)中期，國(guó)外展開(kāi)了對(duì)電力諧波的系統(tǒng)性研究。當(dāng)時(shí)，針對(duì)電力諧波的研究主要是集中在高壓直流輸電技術(shù)環(huán)節(jié)由于轉(zhuǎn)換器而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)諧波。到了上世紀(jì)七八十年代，由于電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一技術(shù)獲得了在世界各行各業(yè)的高度應(yīng)用，因此諧波問(wèn)題進(jìn)一步加劇，使得各國(guó)對(duì)其的重視程度也進(jìn)一步提升。尤其是近年來(lái)針對(duì)電力諧波的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)一步轉(zhuǎn)型到目前的數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，一系列諸如系統(tǒng)仿真，控制理論與控制技術(shù)，電工理論，電力網(wǎng)絡(luò)理論等相關(guān)領(lǐng)域也展開(kāi)了針對(duì)電力諧波的系統(tǒng)性分析，這就使得研究超過(guò)了電力系統(tǒng)領(lǐng)域，并進(jìn)一步產(chǎn)生其獨(dú)特的理論體系、研究方法、治理技術(shù)，及相關(guān)的監(jiān)測(cè)手段等。尤其是近年來(lái)，關(guān)于限制性標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)管理體系的諧波研究仍舊極為活躍。諧波抑制能夠基于諧波源本身的基礎(chǔ)上，由于其不導(dǎo)致生出諧波，功率因數(shù)為1，單位功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器是能夠確保這一項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)的電力電子設(shè)備。不過(guò)由于多樣性的諧波體系，一定要借助添加濾波器針對(duì)抑制電網(wǎng)中存在的高次諧波這一種有效方法，并確保該方法可以不斷落實(shí)。1.3研究?jī)?nèi)容隨著目前我國(guó)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量不斷惡化，再加上我國(guó)當(dāng)前的電力用戶對(duì)電能質(zhì)量提出更為明確的需求，當(dāng)前公用電網(wǎng)所存在的諧波污染已經(jīng)受到我國(guó)各個(gè)部門(mén)的高度關(guān)注，針對(duì)電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測(cè)、控制、抑制就屬于為目前電力系統(tǒng)研究最關(guān)鍵的課題。本篇文章主要工作如下：這篇文章詳細(xì)的介紹了諧波概念和諧波危害，介紹了諧波的產(chǎn)生來(lái)源以及諧波的危害，包括了對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行和用電設(shè)備的危害，也包括了對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響。為了有效補(bǔ)償負(fù)荷產(chǎn)生諧波電流，先是對(duì)諧波的成分必須精確認(rèn)識(shí)，因次此時(shí)介紹了基于三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波測(cè)量的理論與并聯(lián)有源電力濾波器控制策略研究以及相關(guān)的有源三相濾波器的仿真的理論。進(jìn)而研究了電力系統(tǒng)諧波的抑制措施，消除或抑制諧波的對(duì)策，可以有效地減小諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，以消除和防止諧波的影響。2諧波及其有源濾波器的研究2.1諧波的基本概念諧波，一定程度上全部工頻頻率成分都具備一定的不同性，這都屬于諧波，這種狀況下的“諧波”意義和原意已經(jīng)較為不符。故而正是由于廣義諧波，才會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一系列比如“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”等相關(guān)概念。2.1.1諧波來(lái)源諧波這一概念來(lái)源于聲學(xué)，在電力系統(tǒng)中其所存在的諧波問(wèn)題，早在上世紀(jì)初就已經(jīng)獲得廣泛關(guān)注。早期德國(guó)由于借助靜止汞弧變流器而使得電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)電壓的、電流波形有著一定畸變可能。1945年，J。C。Read發(fā)表的論文針對(duì)變流器諧波問(wèn)題的闡述便成為最早的研究文獻(xiàn)。而對(duì)諧波的數(shù)學(xué)分析也是在18、19世紀(jì)卻是具備較高的數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)。傅里葉等等的專(zhuān)家門(mén)提出了諧波分析模式到現(xiàn)在在應(yīng)用領(lǐng)域都極為廣泛。一定程度上，諧波屬于物理學(xué)問(wèn)題，也屬于數(shù)學(xué)問(wèn)題，指的是周期函數(shù)波形中可以借助一些一般常用的常數(shù)與原函數(shù)的最小正周期并存的一種一致性的正弦和余弦函數(shù)的線性組合開(kāi)始陳述。2.1.2諧波定義諧波次數(shù)則為正整數(shù)，例如在我國(guó)電力系統(tǒng)中，諧波次數(shù)屬于50hz額定頻率，2次諧波卻是為100hz，與這個(gè)比例翻倍。而另外的一部分的國(guó)家電力系統(tǒng)被確定是60HZ額定頻率，60Hz基波，一樣是2次諧波為120Hz。而專(zhuān)業(yè)規(guī)定卻里，諧波次數(shù)一定不是非整數(shù)，最后也不會(huì)存在非整數(shù)諧波。2.1.3諧波的數(shù)學(xué)表達(dá)供用電系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)交流電壓以及交流電流一般程度上會(huì)被看作是屬于正弦波形，然而在諧波分析展開(kāi)的時(shí)候，正弦電壓數(shù)學(xué)式表現(xiàn)為：（2.1）式(2.1)中：表示電壓有效值，表示初相角，表示角頻率。正弦電壓施加到線性無(wú)源元件的電阻，電感和電容。當(dāng)其電源、電壓存在一定積分和微分比例的關(guān)系，而且依舊屬于同等頻率的正弦波。因此這一情況下，正弦電壓被進(jìn)一步落實(shí)到非正弦電路基礎(chǔ)上時(shí)，這一情況下電流就變成為一種非正弦波，而且非正弦電流就會(huì)在電網(wǎng)阻抗上進(jìn)一步形成一定程度的電壓降，這就導(dǎo)致電壓波形會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N非正弦波。理論分析過(guò)程中，一切的周期性波形都能夠進(jìn)一步分解為傅立葉級(jí)數(shù)，被稱(chēng)之為頻域分析，或諧波分析，這種分析相對(duì)指的是計(jì)算周期性失真波形基波以及諧波幅度以及相位角的一般模式。對(duì)于周期為的非正弦電壓時(shí)，只要電壓能確保狄力赫利條件可以滿足，也可以進(jìn)一步分解為一下列形式為傅立葉級(jí)數(shù)：（2.2）式中：（2.3）（2.4）（2.5）在傅立葉級(jí)數(shù)中。頻率分量可以稱(chēng)其為稱(chēng)其為諧波，借助非正弦電壓展開(kāi)分析，頻率為的分量屬于基波，因此超出諧波次數(shù)就可以稱(chēng)之為基波頻率與基波頻率的整數(shù)比。而本文定義中都屬于以非正弦電壓展開(kāi)的界定，一定程度上定義及公式全部的適合于非正弦的電流，可以將式中轉(zhuǎn)成就可以。2.2諧波的產(chǎn)生極其危害2.2.1諧波產(chǎn)生的原因2.2.1.1電源本身的諧波發(fā)電機(jī)的構(gòu)成內(nèi)容主要為三相繞組。理論上該三相繞組在發(fā)電機(jī)內(nèi)部一定要完全對(duì)稱(chēng)，磁芯一定要全部均勻，這樣才可以避免產(chǎn)生諧波。但是，由于技術(shù)制約，電樞表面分布的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定程度上屬于偏離正弦波之外，因此這也會(huì)使得電樞表面所存在的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也偏離正弦電動(dòng)勢(shì)，這就導(dǎo)致當(dāng)存在幾個(gè)如此這般的電源與電網(wǎng)連接系統(tǒng)并存時(shí)候，總電源電流將會(huì)偏離正弦波。2.2.1.2非線性負(fù)載所致這就會(huì)導(dǎo)致幅度極大的諧波電流產(chǎn)生，當(dāng)這一種諧波電流更為嚴(yán)重，一定情況下三次諧波電流就占據(jù)全部額定電流的5％。而大功率整流逆變器則主要被應(yīng)用于交直流電機(jī)調(diào)速。在這兩個(gè)體系中，電路所具備的二極管被認(rèn)為是最理想型，僅允許電流流動(dòng)屬于同一個(gè)方向。從整流器輸出端口流出電流，而該電流波形不是正弦波，屬于矩形波。應(yīng)該說(shuō)變頻器的電機(jī)調(diào)速可以達(dá)到很高的水平，并且還可以節(jié)省大量的電力（接近30％）。然而，借助前文的一系列分析，可以得知電流經(jīng)過(guò)各類(lèi)型的變頻及調(diào)速，就能夠產(chǎn)生更為高次的諧波，這一種諧波此時(shí)就屬于高次諧波污染，這一種污染會(huì)造成工廠中的電視及音頻系統(tǒng)工作難以正常化；壓力、流量、智能控制器、可編程控制器等一系列二次儀表也會(huì)遭遇各類(lèi)型的干擾；除此之外，諧波也會(huì)造成該企業(yè)的變壓器、電動(dòng)機(jī)、電抗器等系統(tǒng)過(guò)熱，導(dǎo)致工作不能正常進(jìn)行。電弧爐在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)。由于冶煉行業(yè)的不斷發(fā)展，社會(huì)上需要大量電弧爐，這一個(gè)電弧爐是極為重要的負(fù)荷。在系統(tǒng)操作的過(guò)程中，電極、金屬顆粒之間會(huì)存在極為頻繁的斷路。而且于熔化過(guò)程中，也會(huì)存在一定程度的兩相電源短路。這就會(huì)造成一旦存在熔融金屬?gòu)碾姌O落下，就會(huì)熄滅電弧，再次打開(kāi)電源。故而一定程度上熔煉過(guò)程也就屬于一種極為頻繁的短路-開(kāi)路-短路過(guò)程，這一種過(guò)程會(huì)造成電壓波動(dòng)。2.2.2諧波的危害2.2.2.1對(duì)電氣一次設(shè)備的影響與危害1）對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)影響和危害可以導(dǎo)致生產(chǎn)還產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此當(dāng)磁場(chǎng)展開(kāi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁芯與繞組之間也會(huì)進(jìn)一步感應(yīng)生產(chǎn)出電流，這就導(dǎo)致存在額外的有功功率損耗。而且額外損耗會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的溫度不斷升高。除此之外，由諧波電流及基波磁場(chǎng)之間存在的一系列相互作用也會(huì)只是轉(zhuǎn)子升溫，激發(fā)渦輪發(fā)電機(jī)存在一定的周期性振動(dòng)。當(dāng)諧波電流頻率和定子部件所存在的固有振動(dòng)頻率相同的時(shí)候，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)損壞渦輪軸及葉片。2）對(duì)變壓器的影響與危害由于這一種諧波頻率的不斷提高，諧波損耗會(huì)造成變壓器局部太過(guò)于發(fā)熱，使得變壓器的絕緣體壽命減少。當(dāng)額外損耗最終達(dá)到一定的界定值時(shí)，就要一定程度上將輸出操作相應(yīng)地降低。故而一旦變壓器繞組與電容器組電抗這兩者之間存在一定的串聯(lián)諧振，就會(huì)很容易導(dǎo)致諧波形成超過(guò)電壓，這就會(huì)促使不斷提高其局部放電量，使得加速變壓器絕緣不斷發(fā)生老化，最終形成絕緣擊穿事故。3）對(duì)電力電容器的影響和危害電力系統(tǒng)中存在的諧波會(huì)導(dǎo)致電容器的介電損耗進(jìn)一步提升，導(dǎo)致電容器壽命縮短，諧波造成的損耗一定程度上和諧波數(shù)屬于正比。這就導(dǎo)致當(dāng)高次諧波的含量增大的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗進(jìn)一步提升。電容器結(jié)構(gòu)對(duì)于散熱不利，因此也會(huì)由于電容器溫升及不斷提高的損耗導(dǎo)致惡性循環(huán)，形成為熱擊穿。2.2.2.2對(duì)二次設(shè)備的影響和危害1）對(duì)測(cè)量設(shè)備的影響和危害電路中出現(xiàn)諧波時(shí)，傳統(tǒng)功率難以針對(duì)諧波電路的功率現(xiàn)象給予系統(tǒng)性的解釋及描述，因此直到目前，還不存在解決問(wèn)題的有效方法。故而儀器能夠測(cè)量相同電量，并且能夠基于不同定義，存在不同的結(jié)果。因此，在諧波存在的情況會(huì)進(jìn)一步針對(duì)功率分類(lèi)及定義產(chǎn)生影響，從而對(duì)于功率的測(cè)量及充電等問(wèn)題形成影響。2）繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響及危險(xiǎn)正常情況下，變壓器在空載合閘時(shí)所存在的浪涌電流可以存在大規(guī)模的諧波分量，而且嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變壓器存在嚴(yán)重的扭曲，并形成二次電流波形，使電流幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過(guò)流繼電器的設(shè)定值。從而導(dǎo)致骨故障存在，因此一定要借助系統(tǒng)的基波阻抗進(jìn)一步設(shè)置科學(xué)的阻抗繼電器。由于三次諧波的測(cè)量上會(huì)存在一定程度的測(cè)量誤差，而且情況嚴(yán)重時(shí)就可以發(fā)生極為嚴(yán)重的故障。而對(duì)于這一些高阻接地故障來(lái)說(shuō)，這一種故障的電流里存在著含量極大的諧波，一旦沒(méi)有濾波裝置，使得存在操作誤差。三次諧波電流也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致接地保護(hù)裝置存在的誤動(dòng)作。晶體管繼電保護(hù)裝置中所具備的一系列元件都會(huì)對(duì)諧波存在一定程度的阻抗，這就會(huì)造成比較器上的諧波含量高于主系統(tǒng)諧波含量。故而諧波容易提升電壓幅度，導(dǎo)致差分脈沖數(shù)的不斷增加，從而造成晶體管繼電保護(hù)的錯(cuò)誤動(dòng)作。2.3諧波的抑制方法隨著電力電子等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)展，被接入電網(wǎng)的各類(lèi)型換流、整流設(shè)備逐漸增多，這一些電氣設(shè)備就會(huì)導(dǎo)致諧波電流大規(guī)模生產(chǎn)，從而被一并代入電網(wǎng)，會(huì)使得電力設(shè)備及整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行受到威脅。因此一定要抓緊治理，總體來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)諧波抑制是會(huì)促進(jìn)電能質(zhì)量不斷來(lái)改善，并且促進(jìn)電網(wǎng)獲得凈化，因此必須得嚴(yán)格貫徹執(zhí)行相關(guān)電力諧波國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)各項(xiàng)管理。2.3.1三相整流變壓器采用Y，d(Y/△)或D，y(△/Y)的接線方式在這一種模式情況下，由于三者相位一致，僅僅可以在三角形繞組中形成一種環(huán)流，能夠隔離3N次諧波電流與配電系統(tǒng)，從而將3的整數(shù)倍次的諧波予以自熱而然地消除。2.3.2脈寬調(diào)制技術(shù)PWM技術(shù)，指的就是在所需頻率期間中，獲得抑制諧波的有效目的。如果要進(jìn)一步將某次特定諧波予以消除。綜合而言，PwM技術(shù)其主要的優(yōu)點(diǎn)是就是當(dāng)處于高頻率的載波時(shí)，在這一些高頻率載波輸出的諧波層次低、分量小，調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)該技術(shù)所采用為最優(yōu)脈寬調(diào)制(OPWM)、跟蹤型PWM、△調(diào)制等相關(guān)技術(shù)。2.3.3采用多電平變流技術(shù)指的就是多個(gè)方波基于疊加基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將一些次數(shù)低的諧波給予消除，從而最終獲得最靠近正弦波的階梯波。相對(duì)而言，存在越大量的重?cái)?shù)，其波形就會(huì)越接近正弦波，不過(guò)這一種情況下，其電路也愈加復(fù)雜，故而這一種模式只能夠被利用于一些大容量場(chǎng)合。該模式可以被利用于橋式整流電路當(dāng)中，這一種模式除了可以有效降低交流輸入電流的諧波之外，還可以進(jìn)一步將直流輸出電壓中的諧波幅值有效降低。并且將這一技術(shù)與PWM技術(shù)結(jié)合使用，就可以促進(jìn)諧波抑制效果獲得最優(yōu)化。2.3.4靜止無(wú)功補(bǔ)償法放入網(wǎng)絡(luò)側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要是用來(lái)促進(jìn)諧波引發(fā)的無(wú)功功率獲得補(bǔ)償，從而最終提升功率因數(shù)。除此之外，無(wú)功補(bǔ)償裝置，合理侯建電感、電容能夠促進(jìn)一定頻率下產(chǎn)生諧振，從而將頻率諧波進(jìn)一步過(guò)濾。隨著目前發(fā)展趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)型為由GTO組成的換向變換器，這一種模式被稱(chēng)作為是靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG），能夠提供滯后、高級(jí)等模式的無(wú)功功率。對(duì)此這一模式如果僅用來(lái)補(bǔ)償無(wú)功功率，就可以借助相移多重連接的手段促進(jìn)補(bǔ)償電流里的諧波進(jìn)一步降低。不過(guò)補(bǔ)償無(wú)功功率的基礎(chǔ)上，不能同一時(shí)間段將諧波電流予以補(bǔ)償。2.3.5有源功率因數(shù)校正技術(shù)在諧波源處加裝有源濾波器。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)階段研究中開(kāi)始將針對(duì)濾波的研究理念轉(zhuǎn)型為一種有源濾波器。基于這一模式下，向電網(wǎng)注入的有源電力濾波器的主電路PWM變流器在等同于原有的諧波電流，會(huì)實(shí)現(xiàn)一定的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，這樣就可以有效發(fā)現(xiàn)諧波頻率及大小都實(shí)現(xiàn)一定的變化，而且可以給予無(wú)功功率所存在的變化予以一定補(bǔ)償，調(diào)查發(fā)現(xiàn)其最終補(bǔ)償大小能夠做到一定的連續(xù)性，從而促進(jìn)補(bǔ)償對(duì)象響應(yīng)的快速性；除此之外，在補(bǔ)償無(wú)功功率的時(shí)候貯能元件不需要補(bǔ)償，而且補(bǔ)償諧波這一階段中貯能元件的所需容量并不大；這就造成了當(dāng)存在電流過(guò)大的補(bǔ)償對(duì)象時(shí)，有源濾波器的過(guò)載現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生，而且可以進(jìn)一步發(fā)揮其正常的補(bǔ)償作用；這一階段等候電網(wǎng)阻抗也并沒(méi)有太大的影響，和電網(wǎng)阻抗并不會(huì)存在一定的諧振；除此之外，還可以有效跟蹤電網(wǎng)頻率發(fā)生的各類(lèi)型變化，并且這一種補(bǔ)償性能并不會(huì)被電網(wǎng)頻率所存在的變化受到影響。調(diào)查可知，目前有源濾波器屬于供電系統(tǒng)展開(kāi)無(wú)功補(bǔ)償及諧波抑制的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并且該熱點(diǎn)在國(guó)外并沒(méi)有進(jìn)入一定的實(shí)用階段，這一期間我國(guó)一直是屬于低壓有源濾波技術(shù)的持續(xù)應(yīng)用。不過(guò)，隨著容量的不斷提升，技術(shù)改善的同時(shí)，其應(yīng)用范圍也會(huì)隨著電力系統(tǒng)電能質(zhì)量不斷獲得有效的提升。2.4有源濾波器圖2.1電力濾波器系統(tǒng)的構(gòu)成以及分類(lèi)1.根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，APF會(huì)被看做為兩類(lèi)：DCAPF和ACAPF：DCAPF主要是用在高壓直流換流站直流側(cè)諧波的消除環(huán)節(jié)，這一應(yīng)用的理論和實(shí)踐都相對(duì)較少，而ACAPF一般情況下大部分被用于交流電力系統(tǒng)。2.根據(jù)主電路模式，能夠進(jìn)一步分單主電路為兩方面，分別是：有源、多電路有源兩類(lèi)型電力濾波器。多電路這一類(lèi)型能夠促進(jìn)APF的容量不斷增加，促進(jìn)等效開(kāi)關(guān)，頻率在不斷的增加，并且促進(jìn)補(bǔ)償電流和跟蹤特性不斷的改善。2.5并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償特性的研究對(duì)高次諧波的補(bǔ)償效果表明，有源電力濾波器一般的作用可以用兩指標(biāo)來(lái)進(jìn)一步的展開(kāi)衡量。1.諧波的含有率hr主要用諧波均方根值和基波均方根值之間百分比來(lái)表示。h次諧波電流含有率為h次諧波電壓含有為率2.總諧波畸變率THD（2.13）（2.14）提高電能質(zhì)量，綜合利用諧波和組織諧波危害，就一定要將總諧波失真率及諧波含量控制在允許規(guī)定范疇中，在這一范疇中，補(bǔ)償電源電流的總諧波失真存在越小的THD值，其相對(duì)而言就具備越好的補(bǔ)償效果。2.5.2影響有源電力濾波器補(bǔ)償特性因素實(shí)踐中這一類(lèi)補(bǔ)償不能實(shí)現(xiàn)。而且再加上指令電流所存在的運(yùn)算電路及控制系統(tǒng)兩者之間的誤差會(huì)促進(jìn)補(bǔ)償電流誤差進(jìn)一步增強(qiáng)，導(dǎo)致有源電力濾波器的補(bǔ)償特性進(jìn)一步發(fā)生損傷，最終難以獲得完全性的補(bǔ)償。2.5.3并聯(lián)型有源電力濾波器補(bǔ)償特性圖2.2并聯(lián)補(bǔ)償諧波電流等效電路圖如果電源向其它的一些負(fù)荷展開(kāi)供電，由于電源只包含基波，這一種情況下，對(duì)其它的一系列設(shè)備并不會(huì)產(chǎn)生具體的干擾。2.6電力系統(tǒng)諧波標(biāo)準(zhǔn)由于電網(wǎng)中的諧波電壓和電流會(huì)一定程度上危害電氣設(shè)備及電網(wǎng)本身，故而對(duì)于電網(wǎng)諧波電流一定要展開(kāi)限制，確保這一種諧波電壓可以在允許范圍中，這樣就能夠有效保障電源質(zhì)量。目前大部分地區(qū)都針對(duì)限制電網(wǎng)諧波頒發(fā)了一定程度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者法律條例。在實(shí)際中，不同級(jí)別的電網(wǎng)諧波水平基本上是由諧波失真率予以有效反映。CIGRE、IEC等國(guó)際部門(mén)也成立針對(duì)性的工作組，為世界上電氣產(chǎn)品及電力系統(tǒng)制定有效的諧波標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，很多國(guó)家基于此基礎(chǔ)進(jìn)一步制定符合本國(guó)的諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一部分國(guó)家電壓總諧波失真率基本上主要屬于以下范圍內(nèi)：第一、低壓電網(wǎng)(<1KV)，基本上屬于5%，少量為3%、7%；第二、中壓電網(wǎng)(24~77kV)，基本上屬于2%~5%，少量為6%；第三、高壓電網(wǎng)(84kV及以上)，基本上屬于1%~1.5%，少量為2%~5%。電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電壓（KV）電流總諧波畸變率（%）奇次諧波電壓總含有率（%）偶次諧波電壓總含有率（%）0.387.05.02.04.03.21.63.02.40.21102.01.61.8表2.3公用電網(wǎng)諧波電流的限值3基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論諧波的電流檢測(cè)模式3.1諧波檢測(cè)手段的研究與現(xiàn)狀所有人都知道，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自面試起就存在著極為迅猛的發(fā)展速度，并且借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，這一技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，比如在優(yōu)化調(diào)度、負(fù)荷預(yù)測(cè)等環(huán)節(jié)的應(yīng)用上，并且獲得一定程度的成效。除此之外，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)模式的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)涉及模型構(gòu)建、算法選擇，以及樣本確定的基礎(chǔ)上，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步確保諧波得以實(shí)現(xiàn)，以及針對(duì)無(wú)功電流在檢測(cè)環(huán)節(jié)，對(duì)于周期性電流和非周期性電流在檢測(cè)上的跟蹤能力都極為優(yōu)質(zhì)，而且可以針對(duì)高頻隨機(jī)干擾具備更好更高的識(shí)別能力。建立在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的這一種檢測(cè)模式對(duì)于數(shù)據(jù)流長(zhǎng)度存在相對(duì)較低的敏感性較低，不過(guò)這一種檢測(cè)精度卻相對(duì)較高，可以針對(duì)不同諧波在檢測(cè)精度的比較上，都可以獲得相對(duì)比較滿意的結(jié)果。除此之外，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)，這一種檢測(cè)模式的實(shí)時(shí)性最強(qiáng)，而且能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)任何次數(shù)的整數(shù)次諧波；除此之外，利用隨機(jī)模型的處理模式能夠針對(duì)信號(hào)源中所存在的一系列非有效成分被視作為一種噪聲處理，從而促進(jìn)抗干擾性效果獲得不斷提升。頻率法主要針對(duì)“采樣修正理想”修正步驟而言，通過(guò)收集每個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行修正，得出最終的理想采樣數(shù)值，修正的計(jì)算公式為：x(n)=n+n/N{X(n)一(n+N)}，其中，n=0、1、2、3、4……N的值可以根據(jù)計(jì)算量的大小選擇合適的值計(jì)算，這種計(jì)算方法比較靈活，而且計(jì)算量也相對(duì)少一些，計(jì)算過(guò)程任何的硬件設(shè)備都不需要加入，只要借助在線計(jì)算就能夠?qū)⒏叨染珳?zhǔn)的數(shù)值予以精準(zhǔn)測(cè)量，使得泄漏量減少為50%。3.2三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論理論構(gòu)建已經(jīng)獲得了較為廣泛的研究及改進(jìn)。而且一定程度上，這一種理論實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)基于平均值功率的突破，并且針對(duì)瞬時(shí)無(wú)功功率給予界定。3.2.1瞬時(shí)有功功率與瞬時(shí)無(wú)功功率變換:體現(xiàn)出了三相瞬時(shí)電壓，基于這個(gè)模式，電流一般由靜態(tài)轉(zhuǎn)換為一種動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)。正交坐標(biāo)變量是該公式的分析基礎(chǔ)，將三相電路各相電壓、電流一般具備為瞬時(shí)值界定為：、、和、、把他們變換到聲兩相正交的坐標(biāo)系上進(jìn)行研究。圖3.1坐標(biāo)系電壓矢量、電流矢量（3.1）（3.2)3.3基于瞬時(shí)無(wú)功功率p、q的檢測(cè)方法S.Fryze，W。Quade和Akagi進(jìn)一步提出三相電路中瞬時(shí)無(wú)功功率理論，而且針對(duì)這一理論展開(kāi)廣泛研究。圖3.2p、q檢測(cè)方法原理圖3.4基于算法的諧波電流實(shí)時(shí)檢測(cè)根據(jù)瞬時(shí)無(wú)功功率理論可推導(dǎo)出瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流的表達(dá)式為：=（3.19）其中由上式可得出電流檢測(cè)法原理如圖3.3所示：圖3.3-檢測(cè)法的原理在這種模式李，需要和A相電網(wǎng)電壓同相位的正弦信號(hào)sinωt和對(duì)應(yīng)的余弦信號(hào)cosωt，它們是由一個(gè)鎖相環(huán)（PLL）和一個(gè)正、余弦信號(hào)發(fā)生電路得到。其中PLL主要起同步作用，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)零上升的時(shí)啟動(dòng)正、余弦表（包括-cosωt的值），使其形成一個(gè)矩陣C。根據(jù)（4.11）式計(jì)算出、，在經(jīng)過(guò)LPF濾波可得出、的直流分量、。這里，、是由、、產(chǎn)生的，因此由、反變換計(jì)算出、、為：(3.19)圖3.3只是檢測(cè)諧波電流時(shí)的情況，當(dāng)檢測(cè)諧波和無(wú)功電流之和時(shí)，只需斷開(kāi)圖3.3中的通道即可，由即可計(jì)算出被檢測(cè)電流、、的基波有功分量為、、為：（4.13）將、、與、、相減，即可得出、、的基波分量和基波無(wú)功分量。與p-q檢測(cè)法相，-檢測(cè)法不僅適用于三相不對(duì)稱(chēng)公用電網(wǎng)，而且對(duì)電網(wǎng)電壓畸變也有效。4并聯(lián)有源電力濾波器的控制策略與研究4.1有源電力濾波器工作原理和模型有源電力濾波器一般借助電壓型當(dāng)成該濾波器主要的電路。這篇文章借助三相三線并聯(lián)有源電力濾波器結(jié)構(gòu)視當(dāng)做其主電路，如下圖所示。圖4.1并聯(lián)有源電力濾波器結(jié)構(gòu)主電路的操作由六組開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)一步明確其開(kāi)關(guān)組合。一般情況下，處于逆變器環(huán)節(jié)同等相位中所具備的兩組開(kāi)關(guān)裝置由其中一組展開(kāi)切換。其功能為：(4.1)假如三相電源電壓的和為，因?yàn)?，最后得出描述主電路工作情況時(shí)微分方程：(4.2)方式中為、、一主電路各橋臂中點(diǎn)與電源中點(diǎn)之間的電壓表示為、、一開(kāi)關(guān)系數(shù)表示為4.2并聯(lián)有源電力濾波器滯環(huán)比較控制方法為了進(jìn)一步促進(jìn)電流信號(hào)變化獲得命令，為了使得補(bǔ)償特性更為理想化，因此在選擇APF電流控制具體模式上，其方法的選擇是最為重要的一步。4.2.1有源電力濾波器電流控制方式以及現(xiàn)狀有源電力濾波器，使得能夠獲得轉(zhuǎn)換器所需的一系列補(bǔ)償電流。放大器在使用時(shí)，基本上借助比例放大器。4.2.2三角波控制原理圖4.2三角波比較控制原理圖三角波比較模式這一種模式存在著較為固定的元件開(kāi)關(guān)頻率，故而一定程度上PWM信號(hào)與三角載波頻率屬于一致性的對(duì)等存在；輸出補(bǔ)償電流中由于存在著相對(duì)較少的諧波，不過(guò)這一種諧波與三角載波所具備的諧波頻率相同；但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)的特征不是快速滯后，有限的放大器增益以及三角載波頻率對(duì)元件的影響。4.2.2PWM控制原理一般會(huì)出現(xiàn)深遠(yuǎn)的影響。PWM控制技術(shù)理論基礎(chǔ)是采樣控制理論面積的等效原理。假如調(diào)制信號(hào)波形屬于為基于電網(wǎng)中獲得的諧波電流，那么這一種三角波就可以用來(lái)調(diào)制有源電力濾波器中一般會(huì)有的PWM逆變器的PWM信號(hào)，這樣就會(huì)促進(jìn)主電路進(jìn)一步生成補(bǔ)償電流。4.2.3滯環(huán)比較控制方式當(dāng)補(bǔ)償對(duì)象與濾波器輸出這兩者之間存在的差距遠(yuǎn)高于容許誤差時(shí)，滯環(huán)電流比較控制一般程度上就指的是實(shí)際、指令這兩類(lèi)電流中所具備的上、下限比較，基于這一種比較可以組合形成一種環(huán)帶，并且借助此交點(diǎn)被視作為一種開(kāi)關(guān)點(diǎn)。滯環(huán)比較控制模式基本模式過(guò)程就是將補(bǔ)償電流中所存在的指令信號(hào)，以及有源電力濾波器主電路在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際輸出補(bǔ)償電流信號(hào)，這兩者之間存在的差距視當(dāng)成是滯環(huán)比較器輸入，然后借助比較器的輸出就能夠促進(jìn)電力電子器件控制通斷程序，這樣就可以促進(jìn)實(shí)際補(bǔ)償電流的變化得到最終控制。圖4.3滯環(huán)電流控制原理圖這一種模式并不需載波輸出電壓，故而這一種模式控制沒(méi)有特定的頻率諧波分量。在這一種控制模式環(huán)節(jié)，滯后寬度可以很大程度上對(duì)于補(bǔ)償電流跟蹤性造成影響。當(dāng)滯后存在過(guò)大的寬度時(shí)，主電路中所絕壁的開(kāi)關(guān)元件其開(kāi)關(guān)頻率就相對(duì)較低，而且對(duì)元件所具備的要求并不高，僅僅是誤差跟隨相對(duì)大。不過(guò)相反，當(dāng)滯后存在過(guò)小的寬度時(shí)，跟隨誤差也就會(huì)進(jìn)一步小，不過(guò)主電路中所具備的開(kāi)關(guān)元件存在相對(duì)較高的開(kāi)關(guān)頻率。因此，滯環(huán)比較控制模式在選擇環(huán)路寬度這一角度上存在著非常重要的重要性。4.3有源電力濾波器系統(tǒng)圖4.4并聯(lián)型有源電力濾波器的系統(tǒng)總構(gòu)成圖補(bǔ)償電流所表現(xiàn)出的電路功能一般就是基于諧波電流檢測(cè)補(bǔ)償電流信號(hào)所生成的實(shí)際補(bǔ)償電流作為本質(zhì)進(jìn)一步予以分析。補(bǔ)償電流控制電路的本質(zhì)功能在于針對(duì)所檢測(cè)的電流電壓，借助一定控制計(jì)算模式將補(bǔ)償電流的指令信號(hào)予以有效計(jì)算出來(lái)，從而可以永于補(bǔ)償電流的實(shí)際產(chǎn)生值。在此之前，借助PWM轉(zhuǎn)換器。交流電源電勢(shì)表示為，交流電源電流魏，諧波源表示為負(fù)載，一定程度上其可以促進(jìn)系統(tǒng)功率因數(shù)有效降低，從而便生成為諧波，負(fù)載電流是。補(bǔ)償電流為，補(bǔ)償電流指令信號(hào)表示為，高通濾波器hpf?；诨鶢柣舴螂娏鞯亩?，表現(xiàn)出的公式為：(4.3)(4.4)非線性負(fù)荷電流中基波無(wú)功電流分量表示為，非線性負(fù)荷電流中諧波電流分量非線性負(fù)荷電流中基波有功分量。為避免諧波流進(jìn)入該系統(tǒng)，一定要控制，然后就僅僅剩下基波分量，這就意味著諧波全部被補(bǔ)償。將控制，指的是有源濾波器在補(bǔ)償諧波的同時(shí)，還要補(bǔ)償無(wú)功電流，故而要利用有源濾波器能夠?qū)⒎蔷€性負(fù)荷所存在的動(dòng)態(tài)諧波電流，以及動(dòng)態(tài)無(wú)功電流等一系列問(wèn)題予以有效解決。4.4直流側(cè)電壓的控制由于APF的能量損失會(huì)導(dǎo)致APF的直流電容電壓降低，一般在可以保證PWM逆變器可以整成使用的情況下，Uc應(yīng)該保持恒定?？刂浦绷鱾?cè)電壓所借助的傳統(tǒng)手段給直流側(cè)電容器備出一個(gè)單獨(dú)直流的電源，正常情況下要由二極管整流電路安置的模式得以有效實(shí)現(xiàn)。雖然該手段可以控制直流側(cè)電容器電壓，但是實(shí)際過(guò)程中還要設(shè)計(jì)另外一種電路，這就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜性不斷提升，這也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致系統(tǒng)其成本與損耗不斷增加。實(shí)際研究表明，只有通過(guò)適當(dāng)控制主電路才能實(shí)現(xiàn)對(duì)直流側(cè)電容器電壓的控制。當(dāng)然，如果需要補(bǔ)償短期有功功率（沖擊），則必須采用傳統(tǒng)方法。通常，DC側(cè)電容器電壓和給定參考電壓之間的差值通過(guò)PI轉(zhuǎn)換的輸出疊加在APF參考電流的有效電流分量上，以控制電容器電壓。用于維持電容電壓的控制回路如下圖所示：PI控制PI控制udc+-ip圖4.5維持直流側(cè)電容電壓的控制環(huán)5有源三相濾波器的仿真5.1檢測(cè)模塊分析圖5.1中，模塊住要功能是就是促進(jìn)坐標(biāo)發(fā)展變換，從而使得瞬時(shí)無(wú)功功率其有功電流分量得以計(jì)算；低通濾波器的功能主要在于將中的高次諧波予以濾除，這也就可以獲得有功、無(wú)功等電流其分別的基波分量為：，模塊主要是計(jì)算出對(duì)應(yīng)的、；進(jìn)行-坐標(biāo)反變換。最后，有功電流基波和各相電源電流分量相減，相對(duì)可以得出各相諧波和無(wú)功電流，所指的便為補(bǔ)償電流具備的一定程度的指令信號(hào)。其和的模塊其表現(xiàn)圖為5.2和圖5.3。圖5.1-諧波檢測(cè)系統(tǒng)的仿真圖圖5.2模塊仿真模型圖5.3模塊仿真模型5.2電流跟蹤控制模塊的分析電流跟蹤控制模塊主要是借助具備開(kāi)關(guān)頻率約束機(jī)制中最大的電流滯環(huán)控制模式將PWM逆變器的輸出予以有效控制，這一種模式可以充分比較實(shí)際補(bǔ)償電流信號(hào)與補(bǔ)償電流的指令信號(hào)。然后可以將兩個(gè)信號(hào)之間存在的偏差借助滯后比較器予以有效輸入?；贒觸發(fā)器借助特定頻率展開(kāi)采樣，就可以進(jìn)一步得到三相PWM控制信號(hào)。圖5.4電流滯環(huán)控制方法的仿真模型圖5.5電流跟蹤控制模塊仿真模型圖5.3有源濾波器的逆變模塊分析并聯(lián)型有源電力濾波器的主電路由二極管Dl-D6，電容C，功率開(kāi)關(guān)Sl-S6、濾波電感L。對(duì)于這一電路，在實(shí)際建模中，我們可以借助OUTCAD的模型展開(kāi)分析，從而進(jìn)一步構(gòu)成仿真結(jié)構(gòu)。圖5.6三相橋式逆變器在這一個(gè)電路模型中，IGBT直流電壓、以及二極管的反并聯(lián)單元共同組成開(kāi)關(guān)元件，窄波信號(hào)源指的是、、，這三個(gè)信號(hào)源相位差為，屬于正弦調(diào)制信號(hào)。6低通濾波器簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)6.1檢測(cè)電路中低通濾波器設(shè)計(jì)濾波器在計(jì)算諧波過(guò)程中的作用極為關(guān)鍵，可以一定程度上影響諧波的提取精度，使得有源濾波系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)受到影響。故而諧波提取手段一定要具備如下特點(diǎn)：1、過(guò)渡帶快；2、截止頻率低，<50Hz；3、對(duì)于系統(tǒng)精度存在的要求，截止帶與濾波器通帶之間一定要存在相對(duì)較小的誤差，如<3%；4、可以有效滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上，截止頻率要做到盡可能高，如>10Hz。對(duì)此，由于高階模擬濾波器在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在一定困難的穩(wěn)定性，故而階數(shù)不可以設(shè)置太高。并且由于理論及誤差對(duì)其造成的影響，濾波效果提高就相對(duì)較難。6.2低通濾波器設(shè)計(jì)和分析在設(shè)計(jì)濾波器的過(guò)程中，基于不同頻域，或者不同時(shí)域特征的基本要求，可進(jìn)一步分為巴特沃斯型（Butterworth）、貝塞爾型（Bessel）等一系列標(biāo)準(zhǔn)型，或者是仿真及試驗(yàn)相結(jié)合的基礎(chǔ)上所獲得的非標(biāo)準(zhǔn)型。一定程度上，電路相同的時(shí)候，其可以在R、C參數(shù)選擇上借助不同參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型。巴特沃斯型這一種濾波器的特性在于，具有最平坦的通帶幅頻特性。因此在這一種