指出，要通过新技术实现节能。目前全球将节能的重点放在工业和交通业两个方面，其中工业是重中之重。而工业用电，不论在供电还是配电方面都存在大量问题，这些都与谐波有着不可分割的关系。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，对电能质量的要求也越来越高，因此，谐波的分析和治理迫在眉睫，这也完全符合我国的科学发展观和可持续发展战略。年，我国开始着手研究谐波，目前已有上百家公司及科研单位从事有关于谐波抑制的研究。谐波处理的主要方法有尽可能减少谐波源的谐波含量采用多环流和技术利用滤波器进行谐波处理。现在电网主要选择控制整流器进行谐波分析，这必须将交流变为直流，本身就会导致电压波形发生严重的畸变，产生谐波。从开始研究谐波至今，我国采用的谐波抑制方法主要分成三种是只能吸收固定频率谐波的传统无源滤波器，由于容易发生谐振现象，这种滤波器已经很少使用二是现今应用普遍的有源电力滤波器，这类滤波器需要高技术来实现，难设计成本高，目前仍处于研究和试验阶段第三种是混合滤波装置，将有源滤波与无源滤波技术相结合，可以达到很好的滤波效果。德国早在上世纪六十年代就提出电力谐波会对电网产生干扰。七十年代以来，谐波带来的危害越来越明显，各国纷纷投入大量人力物力从事谐波问题的研究，并组织过多次学术研讨会。年，和等人提出可以向电网中输入三相谐波电流来减少电网中谐波电流的含量，进而改善电流波形，这是有源电力滤波技术的萌芽。年，和提出了有源电力滤波技术，较为完整的阐述了有源电力滤波器的原理，即通过产生与负载谐波和无功电流大小相等但方向相反的补偿电流来抵消负载谐波和无功电流，以达到净化电网改善供电环境的目的。由于当时采用线性放大器来产生补偿电流，成本高且损耗大，并未获得实际应用。到年，等提出用大功率晶体管构成的逆变器来控制有源电力滤波器，从本模块库，图基本模块库基于瞬时无功功率理论的检测法建模谐波源为三相对称电压，幅值，频率，初相角为的三相桥式整流电路，负载参数为电阻欧，电感法，模型如图。图谐波源模块山东农业大学毕业论文基于瞬时无功功率理论的三相谐波电流分析与检测院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化班届次届学生姓名钱睿学号指导教师刘平二О五年六月日装订线目录摘要ⅠⅡ绪论课题背景及意义国内外研究现状论文主要内容谐波与谐波分析谐波的产生及分布谐波的危害电网谐波的相关标准谐波的抑制瞬时无功功率理论及其应用瞬时无功功率理论定义坐标系中的瞬时无功功率理论检测法检测法仿真分析基于瞬时无功功率理论的检测法建模波形分析总结参考文献致谢ⅠⅡ，Ⅱ绪论课题背景及意义近几十年来，随着全球工业的快速发展，生产技术和水平有了很大的提升，电力电子技术得到了广泛应用。大量整流装置，换流装置，电压调整装置以及部分家用电器等具有波动性或非线性负载的投入使用，产生了大量谐波，使得电力网络中的谐波污染越来越严重，导致电能质量下降，严重基于瞬时无功功率理论的三相谐波电流分析与检测作者钱睿指导老师刘平山东农业大学机械与电子工程学院讲师摘要近年来，随电力电子技术在电力系统中的广泛应用以及非线性负荷的增加，工业得到了快速的发展，但也使公用电网的谐波污染越来越严重，导致电能质量的下降，使供电用电的安全经济性以及居民的生活受到严重影响。因此有必要实时准确地测量出电网中的谐波含量，从而进行谐波抑制。目前谐波检测方法的达数十种，其中由日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论的应用最广泛，包括算法和算法。其原理是把三相电路的的瞬时值转换到另个坐标系上研究，此法可以在三相电压对称且无电压畸变时准确地测量出基波电流，进而求出三相谐波电流。最后，用中的软件搭建电路模型，进行仿真，得出波形。关键词谐波谐波电流检测瞬时无功功率理论Ⅰ，等级的提高使三相负载尽量保持平衡等来提高电网抵抗谐波的能力，达到改善电力环境的目的。瞬时无功功率理论及其应用瞬时无功功率理论定义目前，谐波检测方法达数十种，都有各自的优点和缺点，很多学者在对这些检测方法进行研究和分析。谐波检测分为时域和频域两个领域，不同理论可形成不同的检测方法，目前主要有模拟滤波器检测法基于傅里叶分析的检测法基于瞬时无功功率理论的检测法基于神经网络的检测法基于小波分析的检测法。各种检测方法中基于瞬时无功理论的检测法具有延时小，实时性强，能同时检测出谐波和无功电流等优点，本文主要介绍这种基于瞬时无功功率理论的检测法。传统功率是在平均值的基础上进行定义的，当电路中电流和电压波形都是正弦波时，定义有功和无功功率的概念非常清晰。但是，当电路中有非线性负载存在或三相电路不对称，因为含有谐波使传统功率定义无法准确描述。为了计算这些谐波，需要对功率理论重新定义。目前存在三大类有关的功率理论第类适用于谐波和无功功率的理解标识第二类适用于无功补偿和谐波抑制第三类则适用于仪表仪器的测量以及电能管理和收费。日本学者赤木泰文在年提出基于瞬时无功功率理论的谐波检测法简称为法，系统的定义了瞬时有功功率和瞬时无功功率等概念，打破了以平均值作为基础的传统定义，为实现无功谐波的实时补偿提供了理论依据，这种方法除了适用正弦波形，还可用于非正弦波与暂态过程中。其核心思想为，根据已定义瞬时功率的波动部分为谐波电流与系统电压的作用结果这特点来提取谐波分量，成功的解决了谐波和无功的瞬时检测。坐标系中的瞬时无功功率理论变换的原理如果在空间上相差度的同步电机的定子三项绕组中注入时间上也相差度的三相正弦交流电，就会在空间会产生旋转磁场，此旋转磁场的角速度是如果将时间上相差度的两相平衡的交流电通过定子空间相差度的两相绕组时，建立的旋转磁场和三相绕组等效，所以可以用两相绕组来替代三相绕组。图等值绕组的相对位置如图旋转磁场的角速度为，图中使相绕组轴线功功率的直流分量和，令直流分量向量为利用式可求出代表基波负序电流的分量再进行反变换，得到三相电流中基波负序分量，因此求出三相电流中的谐波分量令上式，可得到基波有功电流分量，与被检测的电流相减即可得到同时进行谐波补偿和无功补偿的补偿分量。由于是通过求出所需的补偿分量，因而成为法。法是根据定义求出瞬时有功和无功功率，再利用低通滤波器得到直流分量最后反变换得到所需的三相基波电流。算法具有计算简单，实时性好等优点，但当电源电压产生畸变时无法准确地检测出基波电流分量，经低通滤波后的直流分量中还含有电压电流中同次谐波产生的电流分量。检测法以瞬时无功功率理论为基础，可得到瞬时有功电流和瞬时无功电流。无论电源电压或负载电流是否产生畸变，基于瞬时无功功率理论的法均能准确的测量出基波电流有功分量，基波电流无功分量以及谐波电流分量。该方法需用到与相电压同相位的正弦信号和对应的，它们由个锁相环锁定相位的环路利用输入的参考信号来控制内部震荡信号的频率与相位，实现输出信号对输入信号频率的自动跟踪和个正余弦信号发生电路得到，构成了因为三相三线制系统中只有两项相互独立，所以只要检测两相电流，经低通滤波可得到，的直流分量对应于三相系统中的基波正序电流分量。，是由产生的，所以可用于计算，与相减就是所需谐波分量。这就是所谓的检测法。此方法没有直接用到三相电压，而是用到和三相电压相同步的三相对称正弦量和余弦量。运算中没有用可能产生畸变的谐波电压，故检测结果不受系统电压的影响，准确度较高。仿真分析利用中的软件建立仿真模型，仿真所需要的电子元件都是源于和模块。中含有很多数据库，搭建这些模型可以实现多种功能，图为的基与相绕组轴线相重合，而相绕组轴线则超前相绕组轴线度，就可以达到为简化三两相变化关系目的。检测法将三相坐标里的电压电流矢量变换到坐标系下，在新坐标下求出有功和无功功率，然后通过逆变换求出三相电路中的谐波与无功电流，和检测法是这种方法的两种应用。假设研究的是三相三线制系统，三相电流三相电压瞬时值分别由与表示。三相三线制系统满足所以实际上电流电压信号中只有两项是相互独立的。可以将三相电流电压变换为正交的坐标系中的向量，令，则三相电流电压信号可变换为坐标系中的向量分别对有功功率和无功功率定义如下其中的为二维空间的向量交叉运算，定义为，现假定系统三相电压和电流均为基波正序正弦信号时，三相电压电流分别为对应的坐标系里的向量为得到的瞬时有功功率和无功功率为，令为相电压和相电流的有效值，得到由可看出，在三相电压和三相电流均为基波正序时，按上述公式计算出来的瞬时有功功率和无功功率中只含有直流分量，与通常计算出的三相有功和无功功率结果致。这里计算有功和无功功率时只用到个时刻的三相电压与电流数值，因而称作瞬时有功和瞬时无功功率，大大提高了计