三相瞬时无功功率理论及其瞬时无功全补偿

摘要

随着工业及家用电器的不断进步，非线性负载日益增多，特别是一些大功率变流设备和电弧炉等的大量应用，导致在电网中产生大量的高次谐波电流，污染了电网，使功率因数下降。电力部门通过对用户无功进行考核督促用户使用补偿装置，降低线损。但由于学术界对不对称非正弦三相电路无功理论研究的欠缺，使电力部门无法对用户无功进行较精确的考核，影响了电力系统对用户无功的管理。很显然，建立适用于三相不对称非正弦系统的无功理论，对无功考核及实现无功补偿具有重要的实际意义。本文旨在提出一种瞬时无功电流和功率的分析新方法，该方法应用于电力系统中的瞬时无功全补偿装置，实现瞬时无功全补偿。该装置为无源LC支路与逆变器相结合，其有源部分的安装容量相对目前常见的电路有很大程度的降低，能够实现无功功率动态全补偿，使得稳态运行时功率因数为1。与传统的混合型有源电力滤波器相比，该拓扑结构有源部分流入的基波电流得到了减小，故其安装容量得到了进一步的降低，提高了性价比，有很好的应用前景。本文主要做了以下的工作： 1、论述电力系统无功电流的产生原因、危害和不良影响、治理现状以及非正弦不对称情况下无功定义的现状； 2、从频域分析、时域分析的角度系统介绍非正弦条件下功率理论的发展，以及各自理论的应用及其局限性； 3、从电力系统对无功考核的角度出发，提出了一种基于Pq分解的瞬时无功电流与功率分析新方法。该理论应用于瞬时无功全补偿装置，能够实现瞬时无功全补偿； 4、以周期函数空间中内积、范数为基础，介绍了一个能反映负载性能优劣的指标； 5、对瞬时无功全补偿装置建立数学模型，采用了适合本电路拓扑的控制策略，并且在MATLAB软件系统中的MATLAB语言编程及Simulink，对上述理论及控制策略进行仿真。 仿真结果表明，应用所述的控制策略，在三相电压对称及含有负序分量的情况下，该理论都能够实现瞬时无功功率的动态全补偿，使得稳态运行时负载的功率因数为l，负载性能评价指标也为1。

目录

文摘

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第一章 绪论

第二章 非正弦条件下无功功率理论的发展

第三章 基于pq分解的瞬时无功电流与功率分析新方法

第四章 三相系统负载性能指标的建立

第五章 瞬时无功电流全补偿的实现

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢