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摘要 电能质量动态测控系统的研究 学 科：测试计量技术及仪器 作者姓名：刘 伟 签名： 导师姓名：邱 宗 明（教 授） 签名： 赵 怀 军（讲 师） 签名： 答辩时间：2006年3 月 摘 要 电力能源工业是一切工业经济的命脉，确保电力系统安全稳定地运行、确保供电电能的质量在国 民经济建设中占有极其重要的地位。近年来随着电力电子技术的发展，工作在非线性条件下的各种功 率器件(电弧炉、电力机车、各种整流装置等)得到了广泛应用，它们在给人类带来方便、高效的巨大 利益同时，把大量的谐波和无功电流注入到电网，造成系统电压、电流波形畸变，严重威胁电网的电 能质量和用户设备的可靠、安全运行。控制调节电能质量、治理谐波污染引起了全世界专家学者的广 泛关注。 针对上述问题，传统的做法是采用无源滤波技术，此种方法虽然简单方便，但却存在明显的缺点， 例如滤波特性受系统参数影响较大、只能消除特定次谐波等。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用 有源电力滤波器(Active Power Filter——APF)，这种滤波器能够动态补偿谐波和无功功率，已成为改 善电能质量的一项关键技术。我国对有源滤波技术的研究目前还没有进入到实用阶段，多数只是进行 理论上的探讨，因此加强对有源滤波技术的研究，推动其在工业中的实际应用，是一个具有重要意义 的课题。 本文的主要工作包括以下三个方面： (1) 研究有源电力滤波器的基本工作原理及系统结构，在此基础上提出一套基于数字信号处理器 (Digital Signal Processor——DSP)平台的有源电力滤波器系统方案； (2) 研究目前常见的几种谐波电流检测方法，对其各自的优缺点进行了对比分析。本文采用了一 种基于单位功率因数(Unity Power Factor——UPF)的谐波电流检测方法，详细研究了该方法的控制策 略和基本原理，并对该方法进行了仿真； (3) 设计了一套实验系统，对本文所采用的系统方案及谐波电流检测方法进行了实验验证。 仿真和实验结果表明，本文所采用的有源电力滤波器系统方案切实可行，能够较好地实现动态补 偿谐波和无功功率的目的，因此本文的研究工作对于控制调节电能质量、治理电力系统谐波污染具有 重要的理论和现实意义。 关键词： 电能质量 谐波和无功功率 有源电力滤波器 数字信号处理器 单位功率因数 i Abstract STUDY ON THE DYNAMIC MEASUREMENT AND CONTROL SYSTEM OF POWER QUALITY Specialty: Measurement Metrology Technology and Instrument Tutor: Qiu Zongming Signature: Zhao Huaijun Signature: Author: Liu Wei Signature: Date: Mar. 2006 Abstract Electric power is very important for all kinds of industries and it plays a primordial role in building of ou