非線性負荷的無功功率及其檢測方法研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的不斷進步，電網(wǎng)中的非線性負荷也在快速增加，這些負荷會引起電壓電流的波形發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生一系列高次諧波，增加負荷的無功消耗，使負荷的功率因數(shù)下降，嚴重時還會干擾電網(wǎng)的正常運行，給電能質(zhì)量帶來一些不利的影響。因此，非線性負荷的無功功率是一個值得關(guān)注的問題。然而，傳統(tǒng)意義上的無功功率概念已不能全面地對其進行解釋，在近年來出版的一些專著中，也有提到非線性負荷的無功功率，但是仔細推敲后會發(fā)現(xiàn)其中給出的計算公式都不是很完整，對于物理

2、意義的描述也不是很清晰。 本文首先對時域分析法、瞬時無功功率法等方法作了簡單介紹，指出了這些方法在解釋非線性負荷無功功率時的局限性及采用經(jīng)典頻域無功功率方法的優(yōu)勢所在。然后通過對線性電路無功功率的詳細描述，對其物理意義有了深刻的認識，又將其應(yīng)用到非線性電路，根據(jù)推導(dǎo)出的畸變功率的表達式，得到了非線性負荷無功功率和畸變功率的物理意義的合理解釋。本文還簡要介紹了目前常用的諧波抑制和無功補償?shù)姆椒ā?本文以C.Budeanu提

3、出的經(jīng)典頻域無功功率定義為基礎(chǔ)，再根據(jù)有功功率和視在功率的定義，對C.Budeanu為了保證視在功率表達式的平衡而引入的畸變功率進行了推導(dǎo)和驗證。從該表達式可以看出：畸變功率與各次諧波電壓和不同頻次的諧波電流有關(guān)，它與傳統(tǒng)意義上的無功功率具有相同的特征，其中的各個分量分別表示能量在電源和非線性負荷之間以不同的頻率來回交換，在一個工頻周期內(nèi)的積分為零，即不消耗能量。 根據(jù)本文推導(dǎo)得出的頻域無功功率理論的一些結(jié)論，在虛擬儀器開發(fā)平臺

4、上，利用工控機和數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計了一臺能夠分別計量非線性負荷的基波有功、基波無功、各次諧波有功、總諧波有功、各次諧波無功、總諧波無功、視在功率和畸變功率的虛擬儀器裝置，該裝置能夠?qū)㈦妷弘娏鞑ㄐ芜B續(xù)的記錄下來，并給出諧波分析報表，還能夠給出該諧波源當前情況下是吸收諧波功率還是發(fā)出諧波功率，供電部門在電能收費時可以此作為補償或懲罰的依據(jù)。 頻域無功功率理論雖然實時性不太好，不利于無功的實時補償，但其各功率分量的物理意義明確，易于理解