交流电气系统功率理论及其应用的研究

发布时间：2017-07-08 12:05

  本文关键词：交流电气系统功率理论及其应用的研究

  更多相关文章： 功率理论 频域分析法 时域分析法 实时补偿 瞬时功率理论 谐波检测

【摘要】：传统功率理论,是在单相电路和三相电路电压电流正弦对称的前提下建立起来,因而有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的概念是非常明确的。但由于近几十年来电力电子学的快速发展,与非线性负载相关的问题随着电力电子装置的扩散已经大大增加。当电压、电流畸变或者三相电路不平衡时,传统的功率概念无法准确、全面地对所有功率现象进行解释和描述。因而,建立包含波形畸变和电路不平衡情况时的功率理论成了电气学科的一个重要基础性课题。为此,本文从频域分析法和时域分析法两方面展开了现代功率理论的研究:以频域分析法解释电气系统的功率现象和物理意义,以此解决功率指标衡量的问题;以时域分析法解决电气系统的实时补偿和谐波检测的问题。频域分析法适合用来解释电气系统的物理意义和功率现象的本质。我们据此指出了Budeanu定义的不足之处,以IEEE std 1459-2010的分析思路为基础分析了正弦对称、非正弦对称、非正弦非对称情况下电气系统中的功率现象,并为电气系统功率衡量提供了实际指导。采用了一种有效视在功率的定义,并从线损与视在功率平方的关系证明了其科学性。为三相非正弦不对称系统的功率指标的测量与电能衡量作出了指导。时域分析法实时性好,适合作为电力电子装置实时补偿的指导。本文分析比较了了FBD理论,瞬时功率理论、GNP理论的基本概念及其适用范围。然后以实际仿真分析比较了其实时补偿效果,分析了不同补偿目标下的不同补偿思路。当三相系统非正弦不平衡时,有瞬时功率恒定、电流波形正弦化、广义Fryze电流波形控制三种补偿策略。瞬时功率理论由于简单实用,能够瞬时计算出系统的无功功率因而在实际工程中得到了广泛的应用。本文在瞬时功率理论的基础上分析了两种基本的实时检测谐波的方法,p-q运算方法和ip-iq运算方法,比较了两种方法的优劣与适用范围。并以此为基础,拓展分析了一种检测任意次谐波的方法,以仿真验证了该检测方法准确的检测效果。
【关键词】：功率理论 频域分析法 时域分析法 实时补偿 瞬时功率理论 谐波检测
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM714.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 传统电功率理论9-12
• 1.2 电气系统功率理论所面临的挑战12-14
• 1.3 现代功率理论的研究现状14-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 2 基于频域分析法的功率理论对功率特性的解释19-39
• 2.1 Budeanu功率定义的不足19-21
• 2.2 Emanuel的定义21-37
• 2.3 比较与小结37-39
• 3 基于时域分析法的功率理论39-50
• 3.1 广义Fryze定义39-41
• 3.2 瞬时功率理论41-45
• 3.3 GNP理论45-48
• 3.4 比较与小结48-50
• 4 时域分析法的功率理论在补偿系统中的应用50-62
• 4.1 补偿装置控制器的原理结构50-55
• 4.2 补偿效果仿真分析55-59
• 4.3 补偿目标分析59-61
• 4.4 比较与小结61-62
• 5 瞬时功率理论在谐波检测中的应用62-71
• 5.1 基于瞬时功率理论的谐波电流检测方法62-64
• 5.2 基于广义瞬时功率理论的任意次谐波检测64-69
• 5.3 仿真验证69-71
• 6 全文总结71-73
• 6.1 全文工作总结71
• 6.2 未来工作展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 附录 攻读硕士学位期间的发表论文与参与的主要科研项目78

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本文编号：534446