电力技术硕士论文范文精选篇一
第1章绪论
近三四十年以来，电力电子技术呈现出一片迅猛发展的大好趋势，各种类型和结构的电力电子装置以及其设备在工业生产、交通运输、电力系统以及新型的家用电器等中得到了大规模的应用和广泛的普及，同时，这又使得电力系统中的非线性负载大量的增加了；随之而来的则是公用电网中的严重的谐波和无功功率问题，谐波是一种电力“污染”，特别是电力电子装置及设备产生的大量谐波对公用电网产生了严重的影响和危害，电网中的谐波“污染”程度日益严重，并且逐渐的开始危及到了电网的安全以及电网的供电质量，由此而引发的各种故障和事故也屡见不鲜。理想的公用交流电网系统所提供的电压应该是单一并且具有固定的频率（50份或者60/fe)和规定的电压幅值；如何有效的抑制电网中的谐波，将其中的谐波含量限制在所允许的标准范围以内，这得到了世界各国学者及专业机构与组织的广泛的关注，解决电网的谐波污染问题刻不容缓。消除谐波的污染，提高功率因数，这已经成为当前摆在电力运行与生产部门面前的具有重要现实意义的热点研究课题。
1.1电力系统谐波的抑制措施
1.1.1谐波的产生及来源
“谐波”一词起源于声学；在声学中，谐波表示一根弦或者一个空气柱以基波频率的倍数频率来进行振动；而在电气学里，根据国家技术监督局发布的中华人民共和国国家标准《电能质量公用电网GB/T14549-9377》中的定义，谐波（分量）是指“周期性的非正弦电量进行傅里叶分解后，其中所含有的频率为基波频率大于1整数倍的电量”。电力系统中的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就得到了人们的关注，当时在德国，由于静止束弧变流器的使用而造成了电压、电流波形的畸变，早期有关谐波的研究论文是J.C.Read在1945年发表的有关变流器谐波的论文，堪称经典。简单的说，在电力系统中，谐波在电流、电压的波形上的表现就是使正弦波发生了畸变，其产生的根本原因是由于系统中所存在的非线性负载；所谓的非线性负载是指在正弦供电电流下会产生非正弦电压，或者在正弦供电电压下会产生非正弦电流的设备。作为谐波源，非线性负载可以分为如下所示的主要几类:
(1)时变谐波源，如电弧傳机、电弧炉等这一类的负载，其发生谐波的特征和大小随着时间的变化而变化，除了奇数次谐波之外，一般还含有偶次谐波、间谐波和次谐波。
(2)线性设备的非线性运行，如电机、变压器等铁磁设备的暂态运行、近饱和运行以及线性不理想运行等：随着电力电子设备的大量应用，现在这一类的谐波源在电力系统的谐波源中所占的比例已经不是很大了。
(3)电力电子变换装置等这类非线性设备，如感应加热、电解电镀、调速系统、整流电源、不间断电源（Uninterrupted Power Supply, UPS)以及部分无功补偿设备等含有大量的半导体非线性器件的装置和设备；目前，这一类的设备是目前主要的谐波源，而在所有的电力电子装置中，整流装置则又占据着相当大的比例。
1.1.2谐波的危害及其抑制措施
随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，电力电子装置的应用在各行各业中得到了广泛的普及，它使得电能变换和应用变得非常方便，然而与此同时，这也使得电网中的谐波含量大大的上升了，谐波的污染问题已经对电网的安全稳定运行构成了极大的威胁，对周围的电器环境也造成了很大的影响。谐波已经被认为是电网的一大公害，它是一种看不见、喚不到、摸不着的污染，因而往往不会引起人们的重视，但对于电力系统而言，谐波是一个很重要的问题。据《中国电力报》的报道，在我国，每年因为电能质量问题而引起的损失就高达400多亿人民币；矿山、铁路、冶金等企业中谐波的含量已经严重的超过规定中的标准了，由于谐波问题而引起的幵关跳闹、大面积停电，甚至电力系统解列等事故也时常发生。谐波对公用电网和其它系统的危害大致可以分为以下几个方面:
(1)谐波使得公用电网中供配电的线路以及元器件、设备产生额外的功率损耗，从而会降低发电、输电以及用电设备的效率。在三相四线制的电网系统中，大量的3次谐波流过中性线时会造成其温度升高，严重的时侯甚至会引起火灾。
(2)谐波会造成自动控制装置与继电保护装置的误动作，并且使电气测量仪表的计量数据发生错误。可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC)通常要求总谐波电压畸变率（Voltage Total Harmonic Distortion, VTHD)要小于5%,并且个别的要求低于3%，较高的畸变量可导致控制设备的误动作；根据电气与电子工程师协会IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE)的工作资料中的记录，在电压和电流波形发生畸变的情况下，测量仪表的记录误差可能会达20%甚至更高。
(3)谐波会对各种电气设备的正常工作造成不良的影响。它除了会使旋转的电机因发热而使其湿度上升，造成电机的绝缘状况变差之外，还会产生噪声、机械振动和过电压等现象，使变压器的局部温度大幅度上升，使电缆、电容器等设备的绝缘体老化速度加快，缩短其寿命，以至损坏。
(4)谐波会对其周围的通信系统以及通信设备的正常工作产生不同程度的电磁干扰（Electro-Magnetic Interference, EMI)等。轻微者会产生噪声，降低通信的质量；严重时则会导致信息的丢失，以致通信系统无法正常的工作。
第2章有源电力滤波器的工作原理及结构
有源电力滤波器具有对谐波进行实时精确的检测与动态补偿的能力；本章首先对有源电力滤波器的基本工作原理作出了简要介绍，在此基础上，针对有源电力滤波器与电力系统的不同连接方式，还给出了有源电力滤波器的大体分类及其结构框图，并简要的分析了其各自的主要特点。文中针对本文所涉及的三相三线制电压型并联有源电力滤波器，给出了其总体结构框图，并对其各个部分的功能进行了相关说明；另外，文中还简单对常用的有源电力滤波器的谐波检测方法进行了说明，并给出了谐波检测系统的总体结构框图。
2.1有源电力滤波器的基本工作原理
有源电力滤波器的基本工作原理框图如图2.1所示。有源电力滤波器主要是由检测模块、控制模块和APF主电路等三个部分组成的，其中控制模块还包括了控制算法处理部分、脉冲发生与脉冲驱动部分等部分。检测模块的功能是对负载电流进行实时的检测，经过一定的算法得到其中的谐波电流与无功电流等各分量；而控制模块则根据得到的谐波与无功电流等产生相应的补偿电流，此模块中的补偿电流控制电路是补偿电流发生电路的核心，它根据指令电流信号，由特定控制算法运算得到主电路中每一相桥臂上各个功率器件的触发脉冲；APF主电路则用来产生相应的补偿电流，注入到电网当中，用来抵消或减少电力系统中的谐波。
第3章 有源电力滤波器的补偿电流.................. 33-47
3.1 有源电力滤波器补偿电流.................. 33-34
3.2 补偿电流的产生.................. 34-36
3.3 PWM逆变器的选择 ..................36-37
3.4 PWM脉冲的分配与延时.................. 37-39
3.5 IGBT的驱动电路 ..................39-41
3.6 交流侧滤波电感的设计.................. 41-45
3.7 本章小结 ..................45-47
第4章 有源电力滤波器的补偿电流..................47-59
4.1 有源电力滤波器的补偿电流..................47-48
4.2 并联型有源电力滤波器的电流跟.................. 48-50
4.2.1 周期采样控制方法 ..................48-49
4.2.2 三角波比较控制方法 .................49
4.2.3 滞环比较控制方法 ..................49-50
4.3 滞环电流控制方法的改进................. 50-52
4.4 环宽可变的滞环电流控制方法 .................52-57
4.4.1 环宽可变的滞环电流控制................. 52
4.4.2 滞环环宽调节环节 .................52-55
4.4.3 变环宽滞环比较环节...
