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1、 毕业设计论文姓 名： 黄满迎 学 号：2011301020112 学 院： 电气工程学院 专 业： 电子信息工程 题 目： 基于有源滤波器和FFT的电力系统谐波检测 方法研究 指导教师： 尹丽敏 (姓 名) (专业技术职务)2015 年 6 月50东北电力大学本科毕业设计论文摘 要电网容量越来越大，越来越多，结构复杂，很多对电力系统非线性负载的谐波污染更加难以控制，谐波的产生将减少能源使用的生产效率;使电气设备过热，振动和噪声，绝缘老化并缩短其寿命，而且还可能造成电力系统当地生产的串联和并联谐振，从而增加高次谐波成分被烧电容器器件。许多类型的电网谐波源，分布广，应指导谐波前，对谐波含量和起始
2、的分布和结束其发生的时间可以掌握，可以控制谐波区分，会降低治疗难度。谐波检测的基础是解决谐波的问题，并且精度和速度动态响应速度的谐波检测电平取决于谐波检测方法中使用的优点。谐波检测方法是模拟滤波器的方法，是根据基于傅立叶瞬时无功功率的谐波检测方法变换谐波检测方法，并基于若干有源滤波器谐波检测方法的方法。关键词 有源滤波器；快速傅里叶变换；瞬时无功功率；谐波检测Abstract Reduce with the power capacity increased and the structure of the complex, a large number of nonlinear load ma
3、kes the harmonic pollution in power system becomes more and more serious and complex, harmonic can make electricity production, transmission and utilization efficiency; so that overheating of electrical equipment, vibration and noise, and the insulation aging, shorten the service life, even cause po
4、wer system produced locally resonant parallel or series resonant and enlarge the harmonic content, resulting in capacitor equipment destroyed. The types of harmonic sources in power system, widely distributed, if before the harmonic control and on the harmonic distribution, content and the starting
5、and ending time to clear grasp, which can be distinguished on harmonic governance, will reduce the management difficulty. The harmonic detection is the basis of the solution to the harmonic problem. The accuracy of the harmonic detection and the speed of the dynamic response depend on the merits of
6、the method of the harmonic detection. At present, commonly used harmonic detection methods mainly include: analog filter and a method based on instantaneous reactive power, the harmonic detection method, harmonic detection method based on Fourier transform and based on active power filter harmonic d
7、etection method and so on several methods.Keywords: Active filter; Fast Fourier transform; Instantaneous reactive power; Harmonic detection目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论51.1 课题背景及意义51.1.1 课题背景51.1.2 课题研究的意义6 1.2 谐波的来源7 1.2.1谐波的概念 9 1.2.2谐波的危害. 10 1.3谐波标准. 16 1.4谐波治理. 17 1.5论文的主要工作. 22第2章 基于有源滤波器的谐波检测方法研究.
8、 . . 23 2.1有源电力滤波器的发展历史. .23 2.1.1有源滤波器国内研究现状. 23 2.1.2有源滤波器的发展趋势. 24 2.2 有源滤波器的分类.24 2.3 有源滤波器的主电路形式.25 2.3.1并联型有源电力滤波器工作原理.25 2.3.2谐波信号检测电路.27 2.3.3PWM控制电路.29 2.3.4模拟有源滤波器的主电路及接入方式.29 2.4 有源滤波器的双向补偿特性.30 2.5本章小结.31第3章 基于快速傅里叶变换的谐波检测方法. 32 3.1傅里叶变换理论.32 3.2快速傅里叶变换（FFT）应用.32 3.3 FFT算法的基本思想. 33 3.4 F
9、FT在谐波检测中的应用.34 3.4.1信号分解为傅里叶级数.34 3.4.2 信号采样和频谱分析.35 3.4.3 利用FFT算法进行频谱分析.35 3.5本章小结.45第4章 结 论.46参 考 文 献47致 谢48附 录49第1章 绪 论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题背景电网容量越来越大，结构越来越复杂，很多的非线性负载使得电力系统中的谐波污染越发难以治理，谐波的产生会降低电能的生产利用效率；使电气设备过热、产生振动和噪声，老化绝缘，缩短其寿命，还可能引起电力系统局部产生串并联谐振，使谐波含量越来越大，烧毁电容器设备。电网中谐波源的类型很多、分布广，应该在治理谐波前，对各次谐波的
10、分布、含量和其发生的起止时刻能够把握，则可区分对谐波治理，将降低治理难度。谐波检测是解决谐波问题的基础，而谐波检测精度的高低以及动态响应速度的快慢则取决于采用的谐波检测方法的优劣。谐波检测方法有模拟滤波器法、基于瞬时无功功率的谐波检测法、基于傅里叶变换的谐波检测法以及基于有源滤波的谐波检测法等几种方法。模拟滤波器法参数要求较高，实时性差，低精度；基于瞬时无功功率的检测法检测结果误差大，单相电路的检测算法很复杂，实现不容易6；傅里叶变换及其改进方法的检测法存在频谱泄漏现象和柵栏效应，并且没办法定位暂态信号的发生、结束的时间7；基于有源滤波的检测法是研究的热点，但有源滤波对低频段进行分解，造成高频
11、段分辨率较低，使高次谐波检测精度降低8-11。但是有源滤波提供了一种精细的分解方式，有源滤波不仅仅对低频段进行分解，还可以对高频度进行一样尺度的分解，如此使信号分析的分辨率提高，为信号的分析提供了信号特征。即使小波变换解决了高频段进行高分辨率分析的问题，但是在实际中我们多数情况下只关注某一个高频度，或者某一些高频段，并不是全部的高频段，而有源滤波分析对所有的高频段进行高分辨率分析，很显然是加大了运算量，造成识别定位速度慢，信号检测的实时性大打折扣。本文提出了一种基于有源滤波器和FFT综合谐波检测方法，先采用FFT对信号进行运算得到信号的频率成分，选定需要分析的频段。然后，运用有源滤波器对选定的频段进行分解与重构，得到各次谐波分量以及暂态谐波起止时刻，从而实现对电力系统谐波信号的识别与定位。运用该方法分别对稳态谐波信号和暂态谐波信号进行仿真分析，将得到的仿真结果与常用的谐波检测方法进行比较，验证本方法对谐波信号检测的实时性和有效性。1.1.2 课题研究的意义 很长一段时间以来，我们习惯把供电频率和电压有效值的稳定程度，作为衡量
