谐波和无功电流的实时检测
改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法
改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法
赵怀军;庞亚飞;邱宗明;陈明
【期刊名称】《电网技术》
【年(卷),期】2007(31)9
【摘要】为较好地解决低通滤波器的延时问题,分析了低通滤波器和积分器对谐波电流检测精度和检测响应过程的影响,采用移动窗积分法改进了单位功率因数谐波电流检测法的暂态性能,提出了改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法。
Matlab/Simulink仿真结果表明该方法提高了传统检测方法的实时性,可较好地跟踪负载的变化。
基于数字信号处理器的并联有源滤波器实验验证了该方法的可行性和有效性。
【总页数】5页(P38-42)
【关键词】有源电力滤波器(APF);单位功率因数(UPF);移动窗;低通滤波器;数字信号处理器(DSP)
【作者】赵怀军;庞亚飞;邱宗明;陈明
【作者单位】西北工业大学自动化学院;西安理工大学机械与精密仪器工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TM717
【相关文献】
1.基于单位功率因数的谐波电流检测与仿真 [J], 段文杰;张建伟
2.基于单位功率因数的单相谐波电流检测 [J], 孙艺哲;谢波;郑芳
3.舰船电力系统单位功率因数谐波电流检测方法的研究 [J], 赵怀军;宋倩楠;邱宗明;陈明
4.基于单位功率因数的谐波和无功电流实时检测方法 [J], 张红莲;袁兆强
5.改进型单位功率因数谐波检测算法在三相并联型APF中的应用研究 [J], 李小凡;许春雨
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基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测算法
根据这两个式子，就得到瞬时无功功率理论对有 功电流、无功电流以及有功功率、无功功率的定义。 • ① 在 αβ 坐标系中， 电流矢量 i 在电压矢量 e 上的投影为三相电路 瞬时有功电流 ip，电 流矢量 i 在电压矢量 e 法线上的投影为三相 瞬时无功电流 iq。即：
式中，
• ② 电压矢量 e 的模 e 和三相电路瞬时无功 电流iq的乘积为三相电路瞬时无功功率 q， e 和三相电路瞬时有功电流 ip的乘积为三相 电路瞬时有功功率 p。即：
其中，变换矩阵
将 iaf、ibf、icf与 ia、ib、ic相减，即可得出 ia、ib、ic的谐波分量 iah、ibh、 ich。 当有源电力滤波器同时用于补偿谐波和无功时，就需要同时检测出补偿对 象中的谐波和无功电流。在这种情况下，只需要计算出 p，然后由 p 即可计算出 基波有功电流 iapf、ibpf、icpf为：
三 αβ 坐标系下的瞬时无功功率理论
• αβ 变换原理：若在空间上相差为 120°的同步电机定子 abc 三相绕组中通过时间上相差 120°的三相正弦交流电，那么 在空间上会建立旋转磁场，且此旋转磁场的角速度为 ω； 若将时间上相差 90°的两相平衡交流电通过定子空间上相 差 90°的 αβ 两相绕组，此时建立的旋转磁场与 abc 三相绕 组是等效的，因此可用 αβ 两相绕组代替 abc 三相绕组。 将三相电压、电流分别通过 abc-αβ变换到 αβ 坐标系下。 得到 α、β 坐标系下的两相瞬时电压 eα、eβ和瞬时电流 iα、 iβ。
再通过与 pq 变换矩阵 Cpq相乘得到瞬时有功功率 p 和瞬时无功功率 q：
p、q 经低通滤波器得到 p、q 的直流分量 p 、q，电网电压无畸变时， p 为基波有功电流与电压作用产生，q为基波无功电流与电压作用产生。 将 p 、q同时进行 pq 反变换、αβ 反变换就得到三相基波电流 iaf、ibf、 icf：
矿井提升机电机谐波及无功电流的一种新的检测方法探究
（） １
流进非 线性 负载的该相周期性非正弦交 流电流可用
检测对有 源电力滤 波器 补偿起 很大 的决定 性作 用 ， 如果 要求有源 电力滤波 器的补 偿效 果好 ， 必须 使谐 波检 测 电 路具有实 时性好 、 精度 高 、 误差小 等优 点 ， 实时性 和 连续 性 均 有 赖 于 无 功 电 流 的 检 测 的 实 时 性 和 精 度 ， 以 有 必 所
： Ａ （） ＾ （）＋ｉ （）：ｉ ｐ ｔ Ａ （） ｉｌ ｔ ＋ｉ ｑ ｔ Ａ ｔ Ａ （）＋ｉ ｔ ｐ ｌ ｈ ｔ Ｆ
（） ２
式 中：＾ （） Ａ相 基波 有功 电流 ，Ａ （） Ａ相基 ｉｌ ｔ一 ｐ ｉｌ ｔ一 ｑ 波无功 电流 ， ｔ一 Ａ相高次谐波 电流 ， ｔ一Ａ相待 ｉ ） （ ｉ ） （ 检 测 的 谐 波 和 无 功 电流 。 根据有功 电流定 义可 知 ， （ ） ｕ （） ｉ ｔ 与 ｔ 同相位 的 是彼此相关的 ， ｉ ｔ 与是不 相关 的。应 用 自适应 噪 而 （） 声对 消原理 ， ｉ ｔ 作为 原始输 入 ， ｓ ｔ 作 为参 考 将 （ ） 而 ｉｏ ｎｔ
图 １ 自适 应 噪 声 对 消 器 原 理
该 技 术 应 用 在 矿 井 提 升 机 谐 波 和无 功 电 流 实 时 检 测
中 ， 于三相交 流正弦电路 ， Ａ相为例 ［ Ｃ两相 的情 对 以 Ｂ、
况， 以此 类 推 ， 参 考 输 入 分 别 为 ｓ （ｏ 一１０ ） ｓ 但 ｉ ｔ ｎ ｔ ２。 和 ｉ ｎ
用。
பைடு நூலகம்
ｒ ＼
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嚷统输 出 ｚ
！ … …
一 Ｉ ｌ ： ｅ 误 差
…
一 ． ． … …
瞬时无功功率实时谐波检测
p = 3EI 1 cos ϕ1 q = −3EI 1 sin ϕ1
∞ ~ p = 3E ∑ I n cos[(1 m n)ωt m ϕ n ] n =2 ∞ ~ q = ±3E ∑ I n sin[(1 − n)ωt − ϕ n ] n =2
重要结论：直流部分是由基波电流产生的， 重要结论：直流部分是由基波电流产生的，交流部分 是由谐波电流产生的。 是由谐波电流产生的。 如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算， 如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算， 可以得到α－ 坐标下基波电流， 坐标下基波电流 可以得到 －β坐标下基波电流，进而得到三相坐标 下的基波电流。 下的基波电流。
i a v iα i = = C 32 ib iβ i c
C 32 =
2 1 0 3
−1 2 −1 2 3 2 − 3 2
（式1）
• 在α－β坐标平面上，可以用旋转电压矢量e和电流矢量i分别表 示：
e = eα + eβ = e∠ϕ e i = iα + iβ = i∠ϕ e
瞬时无功功率理论及谐波检测
0、引言
• 三相电路瞬时无功功率理论1983年由赤木 泰文提出，自提出以来，在许多方面得到 了成功的应用。该理论突破了传统的以平 均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬 时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。 • 以该理论为基础，可以得出用于APF的谐波 和无功电流实时检测方法，并在实际中得 到了成功的应用。
eα 2 2 iα eα + eβ i = e β β 2 2 eα + eβ
2 2 eα + eβ p eα q − 2 2 eα + eβ eβ
基于DSP谐波与无功电流同步检测方法
Ｖｏ Ｉ Ｎ Ｏ． ｌ６ ２
Ａｐｒ ２ ０７ ． ０
文 章 编 号 ：６ １ １７ ２ ０ ２ １ ８ ５ １ ７ —７ ４ ｆ ０ ７ ０ —０ ６ —０ Ｊ
基于 Ｄ Ｐ谐波与无功 电流 同步检测方法 Ｓ
黄 峰 ， 赵 光 宙
（ 浙江 大学 电气工程 学 院， 江 杭 州 ３ ０ ２ ） 浙 １ ０ ７
Ｈ ＵＡＮＧ ｎ ＺＨＡ Ｏ ａ ｇ— ｈ Ｆｅ ｇ， Ｇｕ ｎ ｚ ｏｕ （ ｌ ｇ ｆＥｌｃｒｃ ｌ ｇ ｎ ｅｉｇ，Ｚ ￣ｉｎ ｉｅｓｔ Ｃｏｌ ｅｏ ｅ ｔｉａ ｉｅ ｒｎ ｅ Ｅｎ ｈ ａ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｙ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２ ， ｉａ ｎ ｚ ｏ １ ０ ７ Ｃｈｎ ）
随着 现代 电力 电 子技 术 的 飞速 发 展 ， 特别 是 各 种变频 器 、 变流器 、 关 电 源 的广 泛应 用 ， 网 的谐 开 电 波 污染 问题 越 来 越 严 重． 研 究 抑 制 和 消 除 谐 波 、 在 补偿 无 功功 率 方 面 ， 日本 学 者 Ａｋ ｇ 于 １ ８ ａｉ ９ ３年 提 出了三相 瞬时 无功 功 率理 论 口 ， 大地 促 进 了有 源 ］极 电力 滤波 器 （ Ｆ 的 广泛 研 究 和应 用 ． 是 当三 相 ＡＰ ） 但 电压 不对 称且 畸变 时 ， 于 三相 瞬 时无 功 功率 理 论 基 的 ｐｑ２方法 和 ｉ ｉ【 方法 都 会 带来 不 可忽 略 的计 －ｒ ｐ 。 － ３
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｌｉ ｔ ｔｏ ｈ ｏｎｖ ｎｔｏｎ ｌｓ ｎｃ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｍｉａ ｉ ｎｓｏｆｔ ｅ ｃ ｅ ｉ ａ ｙ ｈｒ ｎｏｕ ｔ ｃ ｉ ｔ ｄ ｆ ｅ ｃ ｉ ｅ ａ ａ ｍ ｏ ｉ ｓｄｅ ｅ ｔｎｇ ｍｅ ｈｏ ｏｒｒ ａ ｔｖ ｎｄ ｈ ｒ ｎ ｃ ｃ ｒ ｅ ｔ ｎ ｃ ｓ ｆ ｕ ａ ａ ｃ ｄ ｏ ｓ ｏｒ ｅ ｈｒ ｅ ｐ ｓ ｌａ ｓ ｉ ｉｃ ｓ ｅ ． Ｔｈ ｎ，ａ ｄｖ ｎ ｅ ｕ ｒ ｎ ｓｉ ａ ｅ ｏ ｎｂ ｌ ｎ ｅ ｒ ｄｉｔ ｔ ｄ ｔ ｅ － ｈａ ｅ ｖｏ ｔ ｇｅ Ｓ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｅ ｎａ ａｃｄ ｍｅ ｈ ｉ ｐｒ ｐ ｅ ｔ ｒ ｐｌ ｃ ｔ ｅ ｈａ ｅ ｏ ｔ ｇ ｂｙ ｕｎ ｍ ｅ ａ ｐ ｉｉ － ｅ ｕｅ ｅ ｏｌａ ． ｔ ｏｄ ｓ ｏ ｏｓ ｄ ｏ ｅ ａ ｅ ｈ ｐ ｓ ｖ ｌａ ｅ ｆ ｄａ ｎｔ ｌ ｏｓｔｖｅ ｓ ｑ ｎｃ ｖ ｔ ｇｅ Ｔａ ｎ ｃ ｏｕ ｏ ｔ ｓ ｅ ｄ ｎ ｓ ａ ｓ ａ ｌ ｙ， ｉ ｗａ ｃ ｒ ｉ ｄ ｋｉ ｇ ａ ｃ ｔ ｆ ｈｅ ｐ ｅ ｉ ｅ ｓ ｎｄ ｔ ｂｉｉ ｔ ｔ ｓ ａ ｒｅ ｏｕ ｂ ＴＭ Ｓ３ ０ ｔ ｙ ２ ＶＣ５ ２ ４０ Ｄｉ ｔ ｇｉａｌ
两种单相电路谐波及无功电路实时检测方法的分析比较
１ 引 言
随 着 现 代 工 业 技 术 的 发 展 ， 力 电 子 非 线 性 电
相关 。但 三相 电路瞬 时无功 功率 理论使用 了众 多
的 乘 法 器 ， 算 误 差 大 ， 整 困 难 ， 且 对 电 路 的 计 调 而
原件参 数敏 感 ， 于单 相 电路 检测 时 ， 用 其效 果不 理
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｉ ｅ ＡＰＦ）ｒ ｑ ｉ ｎ ｅ ｌ ｔ ｅｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ａ ｍｏ ｉ ｎ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ａ ｃ ｉ ｏ ｒｆｌ ｒ（ ｖ ｔ ｅ ｕ ｒ ｇ ｒ ａ — ｉ ｄ ｔｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｈ ｒ ｎ ｃ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｖ
算法 。
关 键 词 ： 源 电力 滤 波 器 ； 时无 功 功 率 理 论 ； 波 幅值 分 离 ； 时检 测 ； 波 及无 功 电 流 有 瞬 基 实 谐
中 图分 类 号 ： ＴＮ７ ３ ８ １ ． 文献标识码ｒ ｓ ｎ ｏ ｌ ｓｓ ａ ｍ ａ ｉｏ ｆＴｗｏ Ｒｅ ｌｔｍ ｅ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｌｏ ｉｈ ｓ ａ —ｉ ｔ ｃ ｉｎ Ａ ｇ ｒｔ ｍ ｆ ｒ Ｈ ａ ｍ ｏ ｉ ｎ ａ ｔｖ ｒ ｅ ｎ Ｓｉ ｇ ｅ ｐ ｓ ｒ ｕ ｔ ｏ ｒ ｎ ｃ ａ ｄ Ｒｅ ｃ ｉ ｅＣｕ ｒ ｎｔｉ ｎ ｌ— ｈａ ｅ Ｃｉｃ ｉ
ｃ ｒ ｅ ｔ，ｗｏ ｈ ｍ ｏ ｃ ａ ｄ ｒ ａ ｔｖｅｃ ｒ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄｓ ｉ ｉｇｌ— ａ ｅ ｃ ｒ ｕ ｔｗｅ ｅ ｐ ｅ ｅ ｅ ｗ ｈ ｃ ｒ ｕ ｒ ｎ ｔ ａｒ ｎｉ ｎ ｅ ｃ ｉ ｕｒ ｅ ｔｄｅ ｅ ｔｏ ｔ ｏ ｎ ｓｎ ｅｐｈ ｓ ｉｃ ｉ ｒ ｒ ｓ ｎｔ ｄ， ｉｈ ａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｉ ｓ ａ ａ ｅ ｕｓ ｒ ａ ｔｖ ｗ ｅ ｈｅ ｒ ｎｄ ｆ ｄａ ｅ ａ ｍ ｐ ｉｕｄ ｅ ａ ａ ｅ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｒｎｃｐ ｅ ｗｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｎｔ ｎ ｏ ｅ ｃ ｉｅ ｐｏ ｒｔ ｏ ｙ ａ ｕｎ ｍ ｎｔ ｌａ ｌｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ． ｔ ｃ ｉｎ ｐ ｉ ｉ ｌ ｓｏｆｔ ａｇ ｉｈ ｓ ｗ ｅ ｅ ｇ ｖ ｎ ａ ａ ｙ ｅ ｌｏｒｔ ｍ ｒ ｉ ｅ ｎｄ ａｎ ｌ ｚ ｄ． Ｓｉ ｕｌ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗ ｈｅｌ ｔｅ ｌ ｉｈｍ ， ｈｉｈ ｉ ａ ｔｄｙ ｍ ｉ ｅ ｍ ａｔｏ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｔ ｒａｇｏｒｔ ｗ ｃ ｓｏｆｆｓ ｎａ ｃ ｒ —
有源滤波器中基于DSP的谐波电流检测方法研究
统 中发 电机 Ｇ、 压器 变
行 实时 、 当的通 断控 制 ， 适 使变 换器 向电网输 出补
偿 电 流 ｉ， 偿 电 流 与 负 载 的 谐 波 电 流 ｉ 小 相 补 ｈ大 等 ， 是 电 网 电 流 ｉ Ｌ—ｉ Ｌ 于 ：ｉ ：ｉ ｌ＋ｉ ＝ｉ ， ｈ—ｉ 【 Ｊ ｌ
电力 系统 中发 电机 Ｇ、 变压 器 及线 路 均 只流过
ｔ ｒ ｅ— ｐ ｓ ｙ ｔｍ ｔ Ｐ ｓ ｅ ｎ ｔ ｏ ｙ ｏ ｔ ｔ ｅ ｕｓｒ ａ ｔｖ ｗｅ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｔ ｉ ｐｅ ． Ｔ ｉ ｕａ ｈｅ ｈａ ｅ ｓ ｓｅ ｗｉｈ ＤＳ ｂａ ｄ ｏ ｈｅ ｒ ｆｉ ａ ａ ｏ ｅ ｃｉ ｅｐ ｎｓｎ ｎ ｏ ｒｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｈ ｓｐａ ｒ ｈｅｓｍ ｌ ・
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ＭａＸ ｅ ｎ Ｈ ａ ｇ Ｃ ｎ ｓｅｇ Ｈｕ ｎ ｕ ｅ ｕ ｕ ｕ ｎ ｏｇｈｎ ｊ ａ ｇＸ ｗ ｎ
电 力 电 子 装 置 的 广 泛 应 用 ， 剧 了 对 电 网 的 加 污 染 ，尤其 近 年 来 各 种 开 关 电源 、 间 断 电 源 和 不 电压型逆 变 器 等装 置 的容 量 及 用量 越 来 越 大 ， 使
基于ii法的电力系统谐波检测仿真研究
基于ii法的电力系统谐波检测仿真研究摘要:随着电网中谐波污染的日益严重,谐波与无功检测成为了提高电能质量的关键问题。
本文对基于Akagi瞬时无功功率理论中ip-iq 法的谐波和无功检测进行了详细分析,并通过Matlab/Simulink对该检测方法进行仿真分析和验证。
通过仿真实验表明:该方法可以准确及时地检测出三相电路中的谐波和无功;同时,也表明了基于ip-iq法理论设计的有源电力滤波器能够有效检测谐波与无功,并且能够改进电能质量。
关键词:谐波检测Simulink仿真ip-iq法瞬时无功理论随着电力电子技术及其装置的发展与广泛应用,人类对电能的控制能力有了极大的提高能够按照需要将电能进行任意的转换,从而使得人类的生活有了更多的电能供应形式。
但大量非线性电子设备在电网中广泛地投入使用,却给电能的质量造成了很大的影响,其中以谐波污染和无功功率损耗尤为严重,所以现代工业、商业和居民用户对供电质量提出了更高的要求,因此治理电网谐波污染势在必行。
目前,国内外许多学者一直致力于这方面的研究。
其中瞬时无功功率理论(p-q理论)在APF的应用中最为成熟。
本文以该理论为基础,根据ip-iq转换并利用Matlab建立仿真模型,通过该模型进行三相电流的实时检测,成功地检测出了三相电流中的谐波分量和无功分量。
仿真实验结果表明,基于ip-iq法的谐波检测可以准确及时地检测出三相电路中的谐波电流和无功电流。
1 基于ip-iq法的谐波和无功电流实时检测在国际电工标准中定义:“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。
由于频率是基波频率的整数倍数,我们也常称谐波为高次谐波。
而对谐波次数的定义为:“以谐波频率和基波频率之比表达的整数”。
习惯上,规定电力系统工频为基波频率。
本文主要采用ip-iq法,此方法不仅在电网电压畸变时适用,在电网电压不对称时也同样有效。
瞬时无功功率理论中的概念都是在瞬时值的基础上定义的,它不仅适用于正弦波,也适用于非正弦波的任何情况。
三相四线制系统中谐波电流实时检测的研究
关键词 ： 波 电流 ； 线 电流分 离法 ； 谐 零 电流 检 测
中 图分 类 号 ： ＴＭ７ ４ １
文献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： ６ ２ ５ ９ ２ ０ ）３ ０ ２ － ０ １ ７ —３ ８ （０ ６ ０ － ０ ７ ３
谐波测量方法综述
电力系统谐波测量方法综述引言：20世纪70年代以来，随着电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波污染状况及危害程度呈急剧上升趋势。
由于电力电子装置所产生的谐波污染问题是阻碍电力电子技术发展的重大障碍，无法回避,且谐波污染对电力系统存在严重的危害，准确地掌握电网中的谐波成分对于电力系统的安全、经济运行具有重要的意义。
谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，也是研究分析谐波问题的出发点和主要依据。
谐波测量的主要作用有：(1)鉴定实际电力系统及谐波源用户的谐波水平是否符合标准的规定，包括对所有谐波源用户的设备投运时的测量。
(2)电气设备调试、投运时的谐波测量，以确保设备投运后电力系统和设备的安全及经济运行。
(3)谐波故障或异常原因的测量。
(4)谐波专题测试，如谐波阻抗、谐波潮流、谐波谐振和放大等。
现有的谐波分析方法主要有快速傅立叶变换，p、q分解法以及基于瞬时无功功率理论的虚实功率合成法，小波、人工神经网络以及支持向量机等方法，本文分析了个方法的优缺点并在其基础上作了验证。
1、采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波图1采用模拟滤波器谐波测量结构图输入信号经放大后送入一组并行联结的带通滤波器，滤波器的中心频率f1、f2、⋯、fn 是固定的，为工频的整数倍，且f1< f2<⋯<fn (其中n 是谐波的最高次数)，然后送至多路显示器显示被测量量中所含谐波成分及其幅值。
采用模拟滤波器谐波测量优点是电路结构简单，造价低。
但该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性，当电网频率发生波动时，不仅影响检测精度，而且检测出的谐波电流中含有较多的基波分量。
2、基于傅立叶变换的谐波测量基于傅立叶变换的谐波测量是当今应用最多也是最广泛的一种方法。
它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。
使用此方法测量谐波，精度较高，功能较多，使用方便。
电力系统中谐波分析与治理方法
电力系统中谐波分析与治理方法在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而，谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会降低电力设备的运行效率，还可能引发一系列的故障和安全隐患。
因此，对电力系统中的谐波进行深入分析，并采取有效的治理方法，具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波的治理，首先需要清楚谐波是如何产生的。
在电力系统中，谐波的产生主要源于非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备，如变频器、整流器、电弧炉等。
以变频器为例，其工作原理是通过对电源进行整流和逆变，将固定频率的交流电转换为可调节频率的交流电。
在整流过程中，由于二极管的非线性特性，电流会发生畸变，从而产生谐波。
电弧炉在工作时，由于电弧的不稳定燃烧，电流和电压也会呈现出非线性的变化，进而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
首先，谐波会增加电力设备的损耗。
例如，变压器、电动机等设备在谐波的作用下，铁芯损耗和铜损都会增加，导致设备发热加剧，缩短使用寿命。
其次，谐波会影响电力测量的准确性。
电能表等测量设备在谐波的干扰下，可能会出现计量误差，给电力计费和管理带来困难。
再者，谐波还可能引发电力系统的谐振。
当谐波频率与系统的固有频率接近时，会产生谐振现象，导致电压和电流急剧增大，严重时甚至会损坏设备。
此外，谐波还会对通信系统造成干扰，影响通信质量。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波，需要对其进行准确的分析。
目前，常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换法、瞬时无功功率理论法和小波变换法等。
傅里叶变换法是一种经典的谐波分析方法，它将时域信号转换为频域信号，从而可以直观地看到各次谐波的含量。
但其在分析非平稳信号时存在一定的局限性。
瞬时无功功率理论法可以实时地检测出谐波和无功功率，在电力系统的实时监测和控制中具有广泛的应用。
小波变换法则具有良好的时频局部化特性，能够有效地分析突变信号和非平稳信号，对于复杂的谐波信号具有较好的分析效果。
电力系统谐波
中 文 摘 要I摘 要近年来，随着电力电子技术的发展，电网中具有非线性、冲击性和不平衡用电特性的负荷不断增加，产生大量谐波。
电网中的谐波污染日益严重，影响到供电质量和用户使用的安全性，因此电网谐波污染的治理越来越受到关注。
本文首先针对谐波问题，叙述了谐波产生原因、危害等，并介绍了谐波抑制方法。
其中，有源电力滤波器是抑制电网谐波的有效手段之一，这种滤波器能对频率和幅度都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到了广泛重视。
其次，对有源电力滤波器的基本原理、分类和基本组成进行了阐述。
本文重点研究了谐波电流的检测方法。
本文对平均功率理论和瞬时功率理论进行了分析、比较，指出了它们适用的范围及优缺点。
详细介绍了瞬时基于无功功率理论的几种谐波和无功电流检测方法：p-q 检测法和q p i i -检测法，并分析了它们的检测原理、特点及使用局限性。
本文建立MATLAB/Simulink 的仿真模型，着重对基于瞬时无功功率理论的几种谐波电流检测方法：p-q 检测法、q p i i -检测法分别进行仿真，并对比仿真结果，得出较好的谐波或无功电流检测方案。
针对不同的负载和负载突变情况进行了仿真，得出不同方法的使用条件和最优结果。
关键词：有源电力滤波器，瞬时无功功率，电流检测，仿真ARSTRACTIIAbstractIn recent years, with the development of power grids, converters are to be a wide range of development and application. Though its large-scale transformation of the energy and transport play a significant role, it also brought pollution to the power grid, resulting in a harmonic. These harmonics to the electrical equipment hazards. For harmonic suppression and reactive power, power system applications of the filter. However, the shortcomings of passive power filter, active power filter has been a rapid development.Harmonic suppression method of filtering technology are mainly passive and active power filter technology. Active power filter technology and passive power filter technology, with little effect by the grid impedance, dynamic compensation to the advantages of harmonic pollution in governance has played a leading role. Active power filter of the study focused on the main circuit structure of the form (in series, parallel and series-parallel), harmonic current detection method and the compensation current control methods. This article focuses on the harmonic current detection method.This paper analyzes the emergence of power system harmonics and hazards, of power theory and the theory of instantaneous power analysis, comparison, pointing out that their scope and the advantages and disadvantages. Detailed information on the instantaneous reactive power theory based on the number of harmonics and reactive current detecting method, p-q detection method, q p i i detection method and analysis of their detection principle, characteristics and use limitation.MATLAB / Simulink simulation model, focusing on instantaneous reactive power based on the theory of harmonic current detection method of p-q detection method and q p i i -detection method simulations, were carried out and compared the experimental results, obtaining better harmonics or reactive current detection program. For different mutation load and load simulation experiments, the use of differentARSTRACTmethods to arrive at the conditions and optimal results.Keywords:active power filter , instantaneous reactive power , current detection , simulationIII目 录IV目 录摘 要 ............................................................................................................. I ABSTRACT . (II)第一章 绪论 (1)1.1谐波的发展及现状 (1)1.2电力系统谐波的产生原因及其危害 (2)1.2.1 谐波产生原因 (2)1.2.2 电力系统谐波的危害及对电能计量的影响 (2)第二章 谐波及有源电力滤波器的基本概念及原理 (4)2.1电力系统有关谐波的基本概念及含义 (4)2.1.1 谐波的定义 (4)2.1.2 谐波分析中的常用概念 (5)2.2有源电力滤波器技术的提出 (6)2.2.1 无源电力滤波器 (6)2.2.2 有源电力滤波器 (7)2.3有源电力滤波器的组成、原理和发展趋势 (7)2.3.1 有源电力滤波器的基本结构和工作原理 (7)2.3.2 有源电力滤波器的分类 (8)2.3.3 有源电力滤波器的发展趋势 (9)2.4有源电力滤波器的谐波电流检测技术及其发展 (10)第三章 无功功率理论 (12)3.1平均功率理论 (12)3.20 坐标系下瞬时无功理论 (13)3.3 0dq 坐标系下瞬时无功理论 (18)3.4 无功功率理论的对比研究 (21)目 录V3.4.1平均功率理论 (21)3.4.2瞬时功率理论 (21)第四章 基于瞬时无功理论的谐波电流检测法 (23)4.1三相三线制电路 (23)4.1.1q p -检测法 (23)4.1.2 ip-iq 检测法 (24)4.2 三相四线制电路 .................................................................错误！未定义书签。
电力系统中电流谐波监测与治理技术
电力系统中电流谐波监测与治理技术在当今的电力系统中，电流谐波问题日益凸显，对电力设备的正常运行、电能质量以及电力系统的稳定性都带来了诸多挑战。
因此，深入研究电流谐波的监测与治理技术显得尤为重要。
电流谐波是指电流中频率为基波整数倍的分量。
它的产生主要源于电力电子设备的广泛应用，如变频器、整流器、不间断电源等。
这些设备在工作时会使电流发生畸变，从而产生谐波。
电流谐波的存在会带来一系列不良影响。
首先，它会增加电力设备的损耗，缩短设备的使用寿命。
例如，谐波会使变压器产生额外的铜损和铁损，导致变压器发热增加，降低其效率和可靠性。
其次，谐波会干扰通信系统，影响通信质量。
再者，它还可能引起继电保护装置的误动作，危及电力系统的安全稳定运行。
为了有效地应对电流谐波问题，准确的监测是关键的第一步。
目前，常用的电流谐波监测方法主要包括基于傅里叶变换的方法、基于小波变换的方法以及基于瞬时无功功率理论的方法等。
傅里叶变换是一种经典的谐波分析方法，它能够将时域信号转换为频域信号，从而清晰地展现出各次谐波的含量。
然而，傅里叶变换存在着一定的局限性，比如在处理非平稳信号时效果不佳。
小波变换则具有良好的时频局部化特性，能够更有效地分析非平稳的谐波信号。
它可以在不同的尺度上对信号进行分解，从而准确地捕捉到谐波的瞬态变化。
瞬时无功功率理论则为实时监测电流谐波提供了一种有效的途径。
通过计算瞬时有功功率和瞬时无功功率，可以快速准确地获取谐波信息。
在电流谐波监测设备方面，有便携式谐波分析仪和在线式谐波监测系统。
便携式谐波分析仪适用于临时检测和故障排查，具有操作简便、灵活性高的特点。
在线式谐波监测系统则能够实现对电力系统的长期实时监测，及时发现谐波的异常变化。
在了解了电流谐波的监测方法后，接下来探讨一下治理技术。
常见的电流谐波治理技术主要包括无源滤波技术、有源滤波技术以及混合型滤波技术。
无源滤波技术是通过电感、电容等无源元件组成滤波器，对特定次谐波形成低阻抗通路，从而实现滤波的目的。
谐波及无功电流检测方法对比分析
谐波及无功电流检测方法对比分析0 引言APF补偿电流的检测不同于电力系统中的谐波测量。
它不须分解出各次谐波分量，而只须检测出除基波和有功电流之外的总的高次谐波和无功畸变电流。
难点在于准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流，为有源电力滤波器控制系统进行精确补偿提供电流参考，这是决定APF性能的关键。
目前文献已报道运行的三相APF中所使用的几种谐波电流检测方法，除了各自存在的难以克服的缺陷外，共同存在的问题是，由于是开环检测系统，故对元件参数和系统的工作状况变化依赖性都比较大，且都易受电网电压畸变的影响。
对单相电路的谐波和无功电流的检测还存在实时性较差的缺点。
本文对目前有源电力滤波器中应用的畸变电流检测与控制方法进行了分析比较，在此基础上，针对APF中只须检测总的畸变电流，反向后注入系统，以抵消或补偿系统中畸变电流，使电网仅提供基波有功电流这一工作特点，从保证APF能最有效地工作出发，综合瞬时无功功率理论检测法的快速性和闭环电路的鲁棒性，提出了基于瞬时无功功率理论的闭环检测方案。
从谐波及无功电流开环、闭环检测电路抽象出检测电路的本质（本文称为统一模型），在此基础上，给出了检测电路的优化设计方案，研究了检测系统中等效低通滤波器的阶数与截止频率对检测精度与快速性的影响，推导了统一模型下闭环检测电路的实现。
最后，通过实验加以验证。
1 基波幅值检测原理设单相电路中的电源电压为u s=U sin t（1）非线性负荷电流为i L(t)=i f(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i fq(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i c(t)（2）式中：i f(t)为i L(t)的基波电流；i h(t)为i L(t)中高次谐波电流；i fp(t)，i fq(t)分别为基波电流的有功分量和无功分量；i c(t)为要补偿的谐波和无功电流之和，称为畸变电流。
因为，负荷电流中的基波有功分量必定是一个初相角与电网电压相同，角频率为基波角频率ω的正弦波，所以，我们可以设负荷电流的基波有功分量为i fp(t)=A sin t（3）若能求出A的大小，则可由式（3）得出基波有功电流的表达式。
谐波及无功电流的检测方法
谐波及无功电流的检测方法摘要：有源电力滤波器的滤波效果主要取决于控制系统对谐波电流的检测精度。
因此有必要对谐波电流的检测方法进行研究，以此来提高有源电力滤波器的滤波效果。
目前，国内外学者所研究的谐波检测算法都是基于赤木泰文在1987年提出的瞬时无功理论来进行创新与改进。
本文详细介绍了一种谐波检测算法，并分析了其频域特性。
一般来说在电网中谐波的含量要小于基波电流的幅值，本文为了获得较好的检测效果，提出了在瞬时谐波电流检测中设定一个低通滤波器的解决方案。
1.谐波检测方法谐波信号检测，又称为谐波参考电流或者电压的获取方法，是通过获取谐波的相关信息来控制有源滤波的输出。
使用该方法能在相当大的程度上调节有源滤波器的输出，提高工作性能。
随着电子信息技术的快速发展，模拟信号的检测方法已经不再适用，产生了数字信号检测方法，来实现对谐波和基波的无功检测。
目前，检测谐波电流方法主要分下面几种有：2.1.2基于三相不平衡的电压控制算法上述的控制方法与检测方法都是基于负载三相平衡的，但在实际情况中负载绝对平衡的情况是基本不存在的。
实际中电弧炉或者其他非线性负载的三相电极相互独立地投入运行，很容易造成负载的三相不平衡，从而会产生很大负序电流。
基于以上三相负载不平衡的情况，本文给出了一种基于三相负载不平衡的电压控制算法，并对这种控制算法进行了简要的分析。
该控制算法的原理是：首先，将检测到三相电压经过矩阵进行坐标变换，将三相电压瞬时值变换成静止参考轴分量。
然后，对静止参考轴分量进行正序与负序变换，分别提取出正序分量与负序分量。
由于下面的控制算法对负序、正序分量进行分开控制，且控制原理基本相同。
所以下面以控制正序分量为例来分析该控制过程。
将提取出的正序分量通过低通滤波器，得到正序电压分量中的直流分量，此时就可以计算出正序电压峰值的大小和正序电压角度的大小。
将上述得出的电压值与参考值作差，将得到的差值经过PI调制可以得到连接电抗器上的压降，将此压降值与负载端的正序电压峰值相加，这样就可以得出有源滤波器需要补偿的正序电压信号值。
研究谐波和无功电流的实时检测和跟踪控制
目录目录 (1)1.1背景 (3)1.2谐波及其抑制 (3)1.2.1谐波的产生 (3)1.2.2谐波的危害 (4)1.2.3谐波的抑制 (4)1.3 本课题研究内容 (5)2 有源电力滤波器技术基础 (6)2.1有源电力滤波器的分类 (6)2.2并联型有源电力滤波器的基本工作原理 (7)3 有源电力滤波器主电路主要参数计算 (9)3.1主电路电力电子器件的选择 (9)3.2主电路直流侧电压的计算和电容的选取 (9)3.3主电路交流侧电抗器的选取 (10)4 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测 (12)4.1瞬时无功功率理论基础及其发展 (12)4.1.1AKagi瞬时无功功率理论 (12)4.1.2基于电流分解的瞬时无功功率理论 (13)4.1.3通用瞬时无功功率理论 (14)4.2有源电力滤波器的谐波检测算法 (15)4.2.1 p-q法 (16)4.2.2 ip-iq法 (18)4.2.3 d-q法 (19)4.2.4 三种检测方法对比研究 (20)5 谐波检测仿真模型的建立 (22)5.1仿真软件介绍及特点： (22)5.1.1MATLAB简介 (22)5.1.2Simulink简介 (22)5.2低通滤波器对谐波检测效果的影响 (22)5.2.1低通滤波器阶数对谐波电流检测速度的影响 (22)5.2.3低通滤波器截止频率对谐波电流检测速度的影响 (24)5.3 建模 (26)5.3.1谐波源建模 (26)5.3.2 p-q法建模 (27)5.3.3 ip-iq法建模 (29)6 针对不平衡系统的ip-iq检测方法改进 (31)6.1传统的p-q法和ip-iq法在电源电压畸变时的检测结果 (31)6.1.1传统p-q法在电源电压畸变时的检测结果 (31)6.1.2传统ip-iq法在电源电压畸变时的检测结果重新搭建模型 (31)6.2针对不平衡系统的检测方法介绍 (32)6.3仿真分析 (33)6.4传统检测方法与改进型的方法的仿真对比分析 (34)6.4.1系统电源平衡且负载也平衡 (34)6.4.2系统电源电压平衡负载不平衡 (35)6.4.3系统电源电压与负载均不平衡 (35)参考文献 (39)附录: (41)致谢 (60)1 绪论1.1背景随着现在电子工业技术的发展，在电力系统中，非线性负荷大量增加，这样的非线性负荷在电网中产生的干扰越来越严重，也越来越复杂化，使得电网的供电质量越来越差。
有源电力滤波控制技术的研究及应用
有源电力滤波控制技术的研究及应用一、概述随着现代电力电子技术的迅猛发展，电力系统中谐波污染和无功损耗问题日益突出，严重影响着电能质量以及电力系统的稳定运行。
为了解决这一问题，有源电力滤波技术应运而生，并在电力系统中得到广泛应用。
有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）是一种基于电力电子技术和计算机控制技术的先进装置，能够实时监测电力系统中的电压和电流，对谐波和无功功率进行补偿，从而改善电能质量，提高电力系统的稳定性和效率。
有源电力滤波控制技术作为有源电力滤波器的核心，其研究与应用对于提高电力系统的电能质量和运行稳定性具有重要意义。
国内外学者对有源电力滤波控制技术进行了深入研究，提出了多种控制策略和优化算法。
这些研究不仅丰富了有源电力滤波技术的理论体系，还为实际应用提供了有力支持。
在实际应用中，有源电力滤波器已广泛应用于工业、商业、住宅等各个领域。
通过采用先进的控制策略和优化算法，有源电力滤波器能够实现对谐波和无功功率的有效补偿，降低电力系统的损耗，提高设备的运行效率。
有源电力滤波器还具有响应速度快、补偿精度高等优点，能够有效应对电力系统中的突发谐波污染事件。
尽管有源电力滤波控制技术取得了显著的研究成果和应用效果，但仍存在一些挑战和问题。
对于不同类型负载的适应性、控制算法的复杂度以及设备成本等方面仍有待进一步研究和优化。
未来有源电力滤波控制技术的研究将更加注重实际应用需求，致力于提高滤波器的性能、降低成本并拓展其应用范围。
有源电力滤波控制技术作为改善电能质量和提高电力系统稳定性的有效手段，其研究与应用具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，有源电力滤波控制技术将在未来发挥更加重要的作用。
1. 电力污染现象及危害随着电力电子技术的飞速发展，各类非线性负荷的广泛应用使得电网中的谐波污染问题日益严重。
谐波污染不仅影响电力系统的正常运行，还可能对用电设备造成损害，甚至对人们的生产生活安全构成威胁。
关于谐波及无功电流检测方法研究
关于谐波及无功电流检测方法研究摘要:电网谐波引起的电能质量问题已引起越来越多的关注，人们越来越关注有源滤波器。
谐波电流检测是直接影响有源滤波效果的主要环节。
谐波和无功功率的实际测量是混合有功功率滤波器控制诸如谐波和无功功率之类的电能质量问题的主要依据。
因此，已经研究了新的谐波和无功电流检测方法，以加快检测速度并提高检测精度。
此外，自适应功能进一步提高了检测方法的性能。
关键词:谐波及无功电流；危害；检测方法；措施引言随着现代工业化的迅猛发展，自新世纪初以来人们的能源需求一直在增加，石油，天然气和煤炭等不可再生能源正在减少，世界的破坏和污染生态环境得到了加强。
世界上最著名的能源电能对中国的经济和社会发展具有战略重要性。
谐波和无功功率的实时检测和研究是限制和消除谐波和无功功率风险的重要前提，必须确保经济，安全的运行以及电源，配电系统和电气设备的人身安全设备。
因此，对谐波和无功功率问题进行研究是非常重要和紧迫的。
一、谐波和无功电流产生的原因及危害1.谐波和无功电流产生的原因在1920年代和1930年代初期，德国人发现使用静态泵弧转换器时电压和电流波形会失真。
从这个电网谐波问题开始，人们开始受到关注并受到越来越多的关注。
电网中的谐波主要由各种大容量电源，可变电流电气设备以及其他非线性负载产生。
今天，正弦交流电源已在大多数国家和地区广泛使用。
由于谐波含量低，交流发电机的输出电压可以视为正弦波。
当施加到非线性负载时，电流会失真。
根据傅立叶级数分解的标准正弦波包含许多谐波，其频率大于基频，并且流经阻抗的失真电流会使电压失真，从而产生电压和电流谐波。
2.谐波源的分类电网的主要谐波源通常分为半导体非线性组件（例如，各种换能器设备，逆变器，AC电压调节器等）和无症状和铁芯的谐波源。
线性设备（例如电焊机，电弧炉，荧光灯，变压器等）中的谐波源。
这些谐波源会导致电网电流和电压波形失真，从而导致谐波污染。
感性负载是现代住宅电源和工业部门的大多数。
电力系统中的功率质量检测技术有哪些
电力系统中的功率质量检测技术有哪些在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行至关重要。
而功率质量作为衡量电力系统性能的关键指标之一，其检测技术的发展和应用具有重要意义。
功率质量问题可能导致设备故障、生产中断、能源浪费等一系列不良后果，因此准确检测和评估功率质量对于保障电力系统的可靠性和经济性至关重要。
功率质量问题主要包括电压波动与闪变、谐波、电压偏差、三相不平衡等。
为了有效地检测这些问题，多种功率质量检测技术应运而生。
一、基于时域分析的检测技术1、有效值检测法这是一种较为简单直接的方法，通过计算电压或电流信号的均方根值（RMS）来获取其有效值。
对于周期性的电压和电流信号，有效值能够反映其能量大小。
然而，这种方法对于非周期性和瞬态的功率质量问题检测效果有限。
2、瞬时值检测法通过对电压和电流的瞬时值进行采样和分析，可以实时监测其变化情况。
例如，在检测电压暂升和暂降时，瞬时值检测法能够迅速捕捉到电压的突变。
但这种方法容易受到噪声干扰，需要配合滤波算法来提高检测的准确性。
3、峰值检测法主要用于检测电压和电流的峰值，对于过电压和冲击电流等问题的检测较为有效。
不过，它无法反映信号的整体特征，通常作为辅助检测手段。
二、基于频域分析的检测技术1、傅里叶变换（FT）傅里叶变换是将时域信号转换为频域信号的经典方法。
通过对电压和电流信号进行傅里叶变换，可以得到其频谱分布，从而准确地分析谐波成分。
但傅里叶变换存在频谱泄露和栅栏效应等问题，对于非平稳信号的分析效果不佳。
2、快速傅里叶变换（FFT）FFT 是傅里叶变换的快速算法，大大提高了计算效率。
在电力系统功率质量检测中广泛应用，能够快速准确地检测出谐波的频率和幅值。
然而，FFT 对于时变的功率质量问题检测能力仍有待提高。
3、小波变换（WT）小波变换具有良好的时频局部化特性，能够同时在时域和频域对信号进行分析。
对于突变信号和非平稳信号的检测具有独特优势，如电压闪变、暂态谐波等。
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(R
jX
)
Vr2
输电线首端电源输出的感性无功功率Qs为
Qs
Vs I
sin(
)
Vs (Vs
Vr X
cos )
Qr
QX
并联无功补偿的功能是： （1）减少电力系统的电压损耗，减少有功功率损耗和无功功率损耗，提高发电 机、变压器和输电线路等电力设备的功率因数，提高其发电、输配电的利用率。
如果在图5-1c所示末端负荷节点R处与负荷并联接入一个无功功率补偿器，补偿 器向系统输出感性（滞后电压90°）的无功电流和感性无功补偿功率Qc，补偿负载 的感性无功QF，则输电系统经电抗X向负荷提供的无功功率将减小为Qr=QF-Qc，而 有功功率仍为PF，这时节点电压损耗将减小为
V2 4
X
(1
cos
/
2)
在中点M引入无功补偿使中点电压提升到VMC=V，使输电线静稳定运行区扩大到
功角δ= 90°~180°区域，极限输电功率 提高一倍，显著地提高了系统运行的稳定性。
P' max
2V2 X
2Pmax
例： δ= 30°
QX
2V2 X
(1 cos ) 0.268 V 2
X
QX
'
8V 2 X
(1
cos
)
2
0.2726
V2 X
中点加装无功补偿器使极限传输功率提高一倍，线路电流和电抗 无功损耗基本不变。
5. 2 晶闸管控制阻抗型静止无功补偿器（SVC）
5. 2. 1晶闸管投、切并联电容器（TSC）
1.晶闸管投、切并联电容器TSC的工作原理 采用电力电子开关与电容、电感组合可以构成静止型无功功率补偿器SVC
Pr '
Ps '
V2 sin
X /2
2
2Pmax sin
2
P' max
sin
2
有补偿时的极限输电功率
P' max
2V2 X
2Pmax
首端无功功率为
Qs '
V 2 (1 cos
X /2
/ 2)
V2 2
X
(1 cos
/ 2)
末端无功功率为
Qr '
V 2 (cos
X /2
/ 2 1)
2V 2 X
2、 电力系统并联无功补偿的功能 忽略线路电路损耗，则线路末端、首端输出的有功功率为
Pr
Ps
PF
VsVr X
sin
线路末端输出的感性无功功率为
Qr
QF
Vr (Vs
cos
X
Vr )
线路无功电流lq流经线路感抗X，引起的电压损耗为
V
Vs
Vr
Iq X
QF X Vr
线路的功率损耗为
~
S
PF2
QF2
（Static Var Compensators ）。晶闸管投、切并联电容器TSC是众多不同类型的静止型 无功功率补偿器SVC中比较简单、使用广泛的一种静止型无功功率补偿器SVC。
电容器向电网输出滞后于电压90°的感性无功电流，电容器相当于一个滞后无功 电流源、滞后无功功率发生器。晶闸管投、切并联电容器TSC所能补偿的滞后无功功 率大小由电容C的大小和电网交流电压的大小决定。负载无功功率的大小是随时变化 的，设置一个或两个固定值电容器不可能任何时候都恰如其分地满足需要。因此设置 多个容量适当的TSC，根据实际负载无功的情况进行分级投、切，才有可能得到较好 的补偿效果。
(cos
/ 2 1)
Qs '
由图5-2b可得，补偿后电流
Ism Imr I
电压降
X 2
I
sm
1 2
Vs
sin
4
补偿后线路X无功损耗为
I sm
I mr
4V X
sin
4
QX '
I2X
16V 2 X
sin 2
4
8V 2 X
(1 cos )
2
补偿器输出的无功功率Qc为
Qc
QX '
Qr '
Qs'
QX，无补偿装置时中点电压为
•
•
•
•
•
•
•
•
V MO V s
j
•
I
X
•
Vs
jV
s V
r
X
•
V
s
V
sVrFra bibliotekV sV r
2
jX 2
2
2
由图5-2b可知，无补偿时中点M电压为
V MO V cos 2 V Vs Vr
②在M点装设无功补偿器输出感性无功Qc以后 ，若VMO被提升到VMC，且VMC=Vr=Vc，则电抗 为X的输电线将 被分割为相同长度的两段S-M和M-R，且每段电 压相位差均为δ/2，每段线路电抗为X/2 ，因此线 路首、末端输电功率为
调控发电机 机等效负载 的有功功率P
无功 补偿 和谐 波抑 制
并联补偿器根据补偿对象和功能的不同可分为 （1）无功功率补偿器； （2）谐波电流补偿器； （3）三相不平衡负载补偿器； （4）发电机有功功率补偿控制器。
并联补偿器根据补偿器开关电路结构和工作原理的不同可分为晶闸管控制的阻 抗型补偿控制器和全控型开关管电力电子变流器型补偿控制器。
①在图5-2中，若输电线路中点M处不装无功功率 补偿器，且电压Vs、Vr幅值相等为V时，输电功率 为
Pr
Ps
VsVr X
sin
V2 X
sin
Pmax sin
Pm a x
V2 X
为无补偿时的极限输电功率。
输电线首端电源向线路输出的感性无功功率Qs为
Qs
Vs (Vs
Vr X
cos
)
V2 X
点（如图中线路中点M处），或在负荷节点L处，或在母线节点G、S、R处并联接 入一个由电力电子开关器件控制的电容、电感或电阻构成阻抗补偿器，或并联接入 一个由电力电子开关变流器构成的无功电源，则可调控在节点M、L、G、S、R处 向系统注入（或从系统吸取）的无功功率Qc。这种并联在系统节点上的电力电子 补偿器被称为并联补偿器。
V ' Qr X Vr
(QF
Qc ) X Vr'
线路的功率损耗变为
S
~
'
PF2
(QF Qc )2 Vr'2
(R
jX )
负荷无功被补偿后，线路、变压器、发电机流过的无功电流减少，在同样允 许温升的情况下，这些电力设备可以发送更多的有功功率，提高发电机、变压器 、输电线有功功率利用率。
（2）调控输电线中点M点电压，可提高极限输电容量 ，增强发电机运行的暂态稳定性。
第5章电力系统并联补偿控制
5. 1 电力系统并联补偿器的类型和功能
5. 2 晶闸管控制阻抗型静止无功补偿器（SVC） 5. 4 电压源变流器型静止同步无功功率补偿器 （STATCOM ） 5.5 STATCOM与晶闸管控制阻抗型静止无 功补偿器SVC的比较
5. 1 电力系统并联补偿器的类型和功能
1、 电力系统并联补偿器的类型 在图5-1a所示两个电源经一条输电线联网的电力系统中，如果在输电线上某一
(1 cos )
线路末端输出给电源Vr的感性无功功率为
Qr
Vr (Vs
cos
X
Vr )
V2 X
(cos
1)
Qs
线路末端电源Vr向线路输出的感性无功功率为
Qs Qr
线路电抗无功损耗为
QX
I2X
Qs
(Qr
)
2
V2 X
(1 cos ) 2Qs
2Qr
Qs Q表r明传输有功功率时两端电源Gs、Gr共同平均分担线路电抗X的无功损耗