基于瞬时功率理论的电力系统谐波检测及抑制方法研究

摘要

随着电力电子技术的发展,电网中的非线性负荷越来越多,电流波形畸变也日益严重,如果不加以治理将严重影响电力系统的安全、稳定运行。因此,对电力系统谐波电流采取实时检测和必要地抑制措施,是保证电力系统安全、稳定运行亟待解决的重要课题之一。
　　为了系统地研究基于瞬时功率理论的谐波电流检测及抑制方法,论文首先分析了电力系统谐波的概念、表示形式、衡量指标、危害以及电网中的主要谐波源。在此基础上,引入瞬时功率理论的定义和相关结论,并将瞬时功率理论应用于谐波电流检测法,从而得到p-q检测法和ip-iq检测法。论文分别采用理论推导和仿真实验的方法研究了p-q检测法在电网电压有、无畸变的三相三线制系统和ip-iq检测法在电网电压有畸变的三相三线制系统、三相四线制系统和单相系统中的应用。其中,p-q检测法只能在电网电压无畸变时准确地检测出电网中的谐波电流,当电网电压有畸变时检测结果是有误差的;而ip-iq检测法在电路的各种运行状态下都能获得令人满意的检测效果,因此ip-iq检测法比p-q检测法具有更加广阔的应用空间。另外,无论是基于 p-q检测法还是 ip-iq检测法构造的谐波电流检测电路,其中的低通滤波器都是影响谐波电流检测效果的重要因素,因此,论文详细分析了低通滤波器的类型、阶数和截止频率对ip-iq检测法检测效果的影响,为选择低通滤波器提供了依据和参考。
　　采用基于瞬时功率理论的有源电力滤波器检测和抑制谐波电流是治理电力系统谐波电流的最有效方法之一。论文在分析了有源电力滤波器的基本原理和接入方式的基础上,对并联型有源电力滤波器的主电路结构进行了较详细地研究。最后,论文提出了一种基于瞬时功率理论的并联型三相三线制有源电力滤波器设计方案,并重点研究了硬件设计和控制策略两个方面的问题,为基于瞬时功率理论的有源电力滤波器实用化奠定了一定的基础。在硬件设计方面,重点研究了电流、电压检测电路,过零检测电路,采样周期信号产生电路,AD转换电路及主电路等关键性环节。在控制策略方面,重点研究了补偿电流滞环控制和直流侧电压控制的具体工作过程。

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1 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 目前国内外的研究现状

1.3 本论文的主要工作

2 电力系统谐波分析

2.1 电力系统谐波的基本概念

2.2 电力系统的主要谐波源分析

2.3 电力系统谐波的主要影响

2.4 本章小结

3 基于瞬时功率理论的谐波电流检测方法研究

3.1 瞬时功率理论

3.2 基于瞬时功率理论的两种谐波电流检测法

3.3 ip-iq检测法中低通滤波器的选择

3.4 本章小结

4 有源电力滤波器的基本原理及拓扑结构分析

4.1 有源电力滤波器的基本原理分析

4.2 有源电力滤波器的拓扑结构分析

4.3 本章小结

5 基于瞬时功率理论的有源电力滤波器设计方案

5.1 有源电力滤波器的硬件设计

5.2 有源电力滤波器的控制策略

5.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果