谐波电能提取利用研究(附件)【字数：12946】
摘 要摘 要随着电力系统中谐波污染越来越严重，人们越来越重视对谐波问题的研究。现阶段，国内外大多采用主动型和被动型的方法来抑制谐波，使系统能够安全稳定的运行。然而这些方法的本质都是消除谐波，减弱谐波污染造成的危害。但是谐波本身也是一种能源，若能够采用合适的方法将谐波电能进行提取利用，便能够最大程度的利用能源，实现资源的循环使用。因此本设计将对谐波提取利用进行研究。本文首先了解了一些有关谐波的概念以及谐波处理的方法和研究现状，并分析研究了本设计中应用的调谐技术和基波磁通补偿原理。在不取用基波无功的前提下，提出并论证了通过变压器和无缘滤波电路相结合获取谐波电能的方法。最后，利用MATLAB搭建该电路的仿真模型，对谐波提取实现的情况进行仿真分析，证明了本方案的正确性和优越性。关键词谐波提取；基波磁通补偿；调谐技术；变压器；基波电流检测
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.1.1 谐波问题产生的背景 1
1.1.2 谐波和无功功率的危害 1
1.2 选题的目的和意义 2
1.2.1 现阶段谐波处理的方法 2
1.2.2 谐波提取利用的意义 2
1.3 选题的背景 2
1.3.1 谐波理论方面的研究 3
1.3.2 谐波抑制的方法 3
1.3.3 谐波利用的方面 4
1.4 本文主要内容和章节安排 5
第二章 谐波介绍及无源滤波器的设计 7
2.1 电力系统中的电能质量和谐波问题 7
2.1.1 电能质量的概述 7
2.1.2 谐波的基本概念 7
2.1.3 非正弦电路有功和无功功率定义 9
2.2 无源滤波器的结构和基本原理 10
2.2.1 单调谐滤波器的结构和工作原理 10
2.2.2 高通滤波器的结构和工作原理 12
2.3 无源滤波器的参数影响分析 13
2.3.1 单调谐滤波器的参数对其影响分析 13
2.3.2 高通滤波器的参数对其影响分析 15
2.4 无源滤波器的参数设计 17< style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.1.1 谐波问题产生的背景 1
1.1.2 谐波和无功功率的危害 1
1.2 选题的目的和意义 2
1.2.1 现阶段谐波处理的方法 2
1.2.2 谐波提取利用的意义 2
1.3 选题的背景 2
1.3.1 谐波理论方面的研究 3
1.3.2 谐波抑制的方法 3
1.3.3 谐波利用的方面 4
1.4 本文主要内容和章节安排 5
第二章 谐波介绍及无源滤波器的设计 7
2.1 电力系统中的电能质量和谐波问题 7
2.1.1 电能质量的概述 7
2.1.2 谐波的基本概念 7
2.1.3 非正弦电路有功和无功功率定义 9
2.2 无源滤波器的结构和基本原理 10
2.2.1 单调谐滤波器的结构和工作原理 10
2.2.2 高通滤波器的结构和工作原理 12
2.3 无源滤波器的参数影响分析 13
2.3.1 单调谐滤波器的参数对其影响分析 13
2.3.2 高通滤波器的参数对其影响分析 15
2.4 无源滤波器的参数设计 17< style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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br /> 2.4.1 单调谐滤波器的参数设计 17
2.4.2 高通滤波器的参数设计 18
2.5 小结 18
第三章 谐波提取电路的分析与设计 20
3.1 磁通可控可调电抗器的基本原理分析 20
3.1.1 磁通补偿原理简介 20
3.1.2 磁通可控变压器两种特殊情况分析 22
3.1.3 基波磁通补偿原理在本论文中的应用分析 23
3.2 基波磁通补偿中的电流检测原理 25
3.2.1 基于瞬时无功理论的ipiq电流检测法 25
3.2.2 基于鉴相原理的电流检测方法 26
3.2.3 基于鉴相原理的电流检测法的Matlab仿真分析 27
3.3 基波磁通补偿的电流控制方案 28
3.3.1 三角波比较的电流控制方式 28
3.3.2 滞环比较的电流控制方式 29
3.3.3 基于滞环比较的电流控制方式的Matlab仿真 30
3.4 谐波电能提取利用技术在本文中的应用分析 31
3.4.1 谐波提取部分电路结构 31
3.4.2 谐波电能提取利用部分电路原理分析 31
3.5 小结 32
第四章 谐波电能提取利用的电路仿真研究 34
4.1谐波源负载的Matlab仿真分析 34
4.2 无源滤波电路的Matlab仿真分析 35
4.3 有源滤波电路的Matlab仿真分析 37
4.4 谐波提取电路的Matlab仿真分析 38
4.5 小结 40
结 论 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
第一章 绪论
在理想情况下（即电网中的负载为线性负载），电网中电压，电流波形为标准的正弦波。但当负载中存在非线性负载后，电压，电流波形便会发生畸变，产生谐波。谐波对于电力系统及其他设备有较大的危害，产生谐波污染。谐波问题的研究，成了现阶段的重点课题。
本章首先介绍了目前谐波的影响和危害，阐述了谐波提取利用的目的和意义。随后，对国内外处理谐波的方法进行了简要概述。最后总结了本设计所做工作和本文各章节内容。
1.1 选题的背景
1.1.1 谐波问题产生的背景
随着现代工业技术的快速发展，电力电子产品得到了广泛地运用，造成电力系统中负载的非线性化程度越来越高，使得电网中谐波污染越发的严重，影响了电能质量及电力用户的经济效益。谐波问题逐渐引起了人们的重视[1~4]。
因为谐波不仅影响电力系统的安全运行，同样也会对其他设备造成电磁干扰，所以消除谐波污染成为现阶段的主要目标。为了减轻谐波产生的影响和危害，国内外制定和颁布了一系列限制电网谐波的标准，规定凡是电网中谐波含量超过规定值的，都需要加装滤波设备滤除多余的谐波能量。
1.1.2 谐波和无功功率的危害
在公用电网中，谐波的存在导致电流波形严重畸变，造成用电设备的损害，同时产生一系列连锁反应，对电力系统以外的设备也带来了一定危害。概况起来主要有以下几个方面[5]：
（1）谐波会造成电力电子装置产生额外的谐波损耗，电力系统中设备的效率大为降低，同时当中性线上流入大量的三次谐波时，线路过热而损害，严重时会导致火灾的发生。
（2）谐波对各种电气设备的正常工作造成干扰，发生不必要的机械振动、噪声污染及过电压损害。
（3）电网中同时存在局部的串并联谐振也是由谐波导致的，谐振导致谐波电流或电压增大，从而大大增加上述两点的危害，导致恶性循环，引起更严重的事故。
（4）由于大部分继电保护装置和自动装置是线性原件，因此阻抗曲线也为线性，而谐波会使电流发生畸变，形成非正弦电流，因此当波形相交叉时，会导致其发生误动作，导致测量仪表发生混乱。
（5）谐波会影响相邻的通信系统，使得通信过程中产生噪声干扰，甚至导致部分信息丢失，使系统无法进行正常的通讯。
用电设备中存在大量的阻感负载。阻感负载想要正常工作必须吸收无功功率，而这些无功功率会对公用电网造成不利的影响[5]：
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