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电力系统谐波负载模型分析和研究 　　摘 要： 随着用电非线性负载的不断增加，电力系统中的谐波畸变问题日趋严重。讨论了常见的非线性负载，构造出一个110 kV变压为400 V，经整流变频等电路给异步电机供电的完整的非线性负载仿真模型，仅其三相桥式整流电路模块的谐波畸变率就大于32%，在模型中加入消谐模块后谐波成分大大降低，仿真结果表明其非线性负载的谐波总畸变率不大于1.40%，符合国家有关标准，为企业提供防范和治理谐波的理论依据。 　　关键词： 电力系统； 谐波分析； 负载模型； 整流变频 　　中图分类号： TN710?34； TM401 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）15?0115?04 　　Analysis of power system harmonic load model 　　LU Hui?hui1， SU Cheng?yue1， ZHANG Wen?jia2， ZHOU Huai?jie1， LIU Jing?tao2， LIU Li?bin1 　　（1.Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China； 2.Guangzhou Power Supply station Co.， Ltd.， Guangzhou 510730， China） 　　Abstract： As the nonlinear load power increases， the harmonic distortion problem in power systems is serious. The common nonlinear load is discussed in this paper. A complete nonlear load simulation model was constructed to supply power to asynchronous motor by the rectifier frequency circuits and a transformer converting 110 kV to 400 V. Only the harmonic distortion rate of the third phase bridge rectifier circuit module is more than 32%， but harmonic components is greatly reduced by adding a harmonic elimination module in the model. The simulation results show that the total harmonic distortion rate of the nonlinear load is not more than 1.40%， which complies with the relevant state standards， and provides a theoretical base of harmonic prevention and control for enterprises. 　　Keywords： power system； harmonic analysis； load model； rectifying frequency conversion 　　0 引 言 　　谐波使电能质量下降，影响发电、供电和用电设备的安全经济运行，产生较大的危害已得到公认。目前国内外对电力系统的谐波分析大部分都是研究公用电网谐波的整体状况，没有对谐波负载进行细化分析。研究方向主要包括有：公用电网谐波评估[1?3] 、谐波对计量的影响[4]、谐波的检测方法[5?7]、针对谐波的滤波设计[8?9]等。较少深入研究负载内部产生谐波的机理。本文从电动机、整流器等具体负载着手，建立相应的理论模型分析其产生谐波的原因，为深入地开展谐波研究提供理论依据。 　　1 电子电力变流电路产生谐波原理 　　电子电力变流电路包括：交流/直流变换器又称整流器、直流/交流逆变器、交直交变频器等。其中应用最广泛的是整流器，很多负载模型都是基于整流电路建立的。常用的整流设备有二极管和晶闸管构成的单相和三相整流器。从控制的角度区分，有不控、半控、全控之分。目前采用全控的PWM方式6脉冲整流较多，如图1所示，下面对a相电流波形进行傅里叶级数展开有： 　　[ia=23πIdsinωt-15sin5ωt-17sin7ωt+111sin11ωt+113sin13ωt-117sin17ωt-119sin19ωt…] （1） 　　三相电流