关于非正弦情况下无功功率与畸变功率新定义的研究

摘要

随着二十世纪八十年代电力电子器件被大量投入使用，大量的谐波被注入电网。由于谐波的干扰，无功计量的值也将受到一定影响。按照教科书中的定义，无功功率反映了电源与负载之间能量交换的情况。而根据当前国家标准以及IEEE td1459-2010，当前无功电表所计量的结果为基波电压与基波电流所产生的无功功率。然而，本文中已经证明，通过该方式得到的计量结果并不能准确反映出电源与负载之间能量交换的情况，理由如下:
　　1.该定义中正弦情况下的无功功率反应的是系统中的储能元件的电压与总电流有效值之积，但这个值无法反映电源与负载之间能量交换的情况。
　　2.非正弦情况下，电流以及电压谐波都有可能对该能量交换造成干扰，但该定义的表达式中并未包含与谐波有关的自变量。
　　同时，IEEE std1459-2010中的电压畸变功率、电流畸变功率以及谐波畸变总功率的定义也具有物理意义不清晰、与无功功率之间界线模糊的缺点。
　　因此，针对以上两个问题，本文提出了如下两点创新:
　　1.提出了一种简单可行同时又兼具清晰物理意义的无功功率的新定义。该定义能准确描述单位周期内，电源与负载之间能量交换的速率。
　　2.提出了畸变功率的新定义，该畸变功率所反映的是瞬时功率曲线相对于一唯一存在且产生等量有功功率以及无功功率的等效理想瞬时功率曲线的波动情况。
　　最后，根据上述新定义，编写程序。通过MATLAB软件中的Simulink工具箱，搭建仿真模型，产生电压与电流的数据。根据该数据，计算出新定义下的无功与畸变功率。并将其与根据IEEE定义计算得出的结果进行比较，分析两种定义之间的联系。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 本课题的研究意义

1．3 论文主要工作简介

1．4 国内外研究现状

1．4．1 基于频域分析的定义

1．4．2 基于时域的定义

1．4．3 关于无功功率的一些其他的定义及见解

1．4．4 三相瞬时无功功率定义

1．4．5 IEEE定义

1．5 本章小结

第二章 系统能量交换过程的分析及无功功率的新定义

2．1 关于IEEE定义中无功功率的分析

2．2 有功能量与无功能量的物理意义

2．3 无功功率的新定义及其计算方法

2．4 影响无功功率的因素

2．5 新定义与IEEE定义之间的关系

2．5．1 正弦情况下新定义与IEEE定义间的关系

2．5．2 非正弦情况下新定义与IEEE定义之间的关系

2．6 本章小结

第三章 畸变功率的新定义及计算方法

3．1 关于IEEE定义中畸变功率的分析

3．2 畸变功率的新定义及计算方法

3．2．1 畸变对无功功率影响的分析

3．2．2 畸变功率新定义的基本思想及物理意义

3．2．3 等效理想瞬时功率曲线的存在性与唯一性证明

3．2．4 新定义中畸变功率的计算方法

3．3 关于视在功率物理意义的讨论

3．4 本章小结

第四章 算法计算量分析

4．1 IEEE定义的计算方法及算法计算量分析

4．1．1 IEEE定义基波无功功率计算方法

4．1．2 IEEE定义畸变功率计算方法

4．2 新定义的计算方法及算法计算量分析

4．2．1 无功功率计算方法

4．2．2 畸变功率计算方法

4．3 本章小结

第五章 仿真及实验结果分析

5．1 桥式整流电路

5．2 异步电动机

5．3 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 课题结论

6．2 课题的不足及相关展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表的论文