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电力系统电力电子装置探讨论文

时间：2023年11月21日

来源：为什么那么假

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以下是小编帮大家整理的电力系统电力电子装置探讨论文，本文共11篇，仅供参考，欢迎大家阅读。本文原稿由网友“为什么那么假”提供。

篇1：电力系统电力电子装置探讨论文

电力系统电力电子装置探讨论文

随着社会科技发展对电力资源需求的不断增加，电网互联的规模进一步扩大，如何实现电力系统运行的可靠性，成为电力工作者较为关注的问题。近年来，随着自动化技术的发展，电力电子转流技术及直流输电技术被广泛运用于电力系统中，对提高电力系统的可靠运行，改善电力系统的可控性等方面发挥着越来越重要的作用。另外，电力电子装置在发电、储能、微型电网等方面的应用也促使了电力系统向可持续、智能化发展，实现了可再生能源并网发电、交直流电网柔性互联等。

1.电力系统发展现状

电力系统是能源利用、输送以及配给的主要载体，在社会经济发展中发挥着至关重要的作用。近年来，随着石油资源紧缺、环境不断恶化，促使电力系统的规模化发展向环保、智能化、可持续化发展。目前，我国的电力系统转型的主要特征表现为主干电网、微型电网及地方电网协调发展，分布式电源与储能装置组合，电力资源输送与分配智能化、灵活高效，电力系统的安全可靠性等。其中，可再生能源的并网发电、储能装置的功率转换等功能的实现需要靠电力电子装置来完成，电力电子装置的单元化、模块化、智能化发展也促进了电力系统向智能化的转变，保证了电力系用的运行可靠性，对于电力系统的发展具有至关重要的作用。

2.电力电子装置在电力系统中的应用

2.1在发电中的应用

电力电子装置在电力系统发电环节中的具体应用主要表现在发电机组励磁、风力发电、光伏发电等，具体如下：

（1）发电机组励磁。发电机组采用静止励磁技术，该技术具有操控简单、调节速度快优点。例如，在水利发电中采用交流励磁技术，对发电机组励磁电流频率进行动态调整，使发电系统对水头压力及水量进行快速调节，从而提高水利发电厂的运行性能及效率，整体提高了发电品质。

（2）风力发电。风力发电的核心环节是交流器，交流器的主要工作是把不受控制的风能转化成电压、频率及相位满足并网要求的电能。

（3）光伏发电。光伏电站是通过光伏阵列组件、汇流器、逆变器等对太阳能进行集中利用的结构。由于光伏发电系统尚处于发展阶段，建设过程中还需综合考虑光伏阵列的、逆变器的组合方式等关键因素，以提高光伏发电效率。

2.2在电能存储中的应用

电能存储技术在电力系统应用中可以有效缓解高峰负荷供电需求，对提高现阶段电力设备的使用率和电网的使用效率具有重要的作用。另一方面，也可以有效应对电力故障问题，在一定程度上提高电能质量与用电效率。

（1）压缩空气储能：利用电网用电低谷剩余的电量驱动空气压缩机，将能量转换为高压空气储存起来；当电网用电负荷达到高峰时，将储存的高压空气释放出来，推动涡轮机组发电，在发电过程中，通过控制发电机的励磁拓宽发电的范围，从而有效提高发电机组的发电效率。

（2）抽水蓄能：即使用用电低谷富裕的电量驱动水泵，将低水位的水泵至高水位的水库中，将电能转换为水的势能；当用电高峰时，在利用水的势能推动水轮发电机组发电，向电网补充电能。在抽水蓄能过程中，利用机组中的转子绕组励磁方式可有效提高发电效率。

（3）电池储能：即利用电网低谷的富裕电量对电池进行充电，到高峰负荷时向外发电的过程，通常采用锂离子电池、钠硫电池与全钒液流电池。在电池系统中，利用变换器实现电池充放电过程中的功率调节。

2.3在微型电网中的应用

微型电网是指由分布式电源、功率变换器、储能装置等组成的小型发电配电系统。该系统中主要通过功率变换器进行调节，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行，从而实现局部功率平衡与能量优化。微型电网主要有直流微电网、交流微电网、交直流混合微电网等多种形式，其中交流微电网是目前的主流形式，其分布式电源、储能装置等通过电力电子装置连接至交流母线，并利用PCC处开关的控制，从而实现微电网并网运行与孤岛模式的转换。

2.4在输电环节中的应用

（1）直流输电：直流输电包括两种主要输电模式，常规直流输电和柔性直流输电。不同的方式以不同的换流器为基础，其中常规直流输电采用基于晶闸管作用下的'换流器，柔性直流输电采用基于全控器件的换流器。与常规直流输电相比，柔性直流输电的最大特点是采用了可关断器件和高频调制技术，具有可以独立控制输出有功功率和无功功率等优势。

（2）分频输电：即利用倍频变压器可以在较低频率的条件下进行输送电能，较高频率下用电，极大降低了交流输电线路距离，提高了系统传输能力。

（3）固态变压器：又称电力电子变压器，可以对电压的幅值、频率、相数与形状等特点进行交换，实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制。固态变压器在电力系统中的应用，可以有效改善电能质量、提升电力系统的稳定性、安全性与灵活性。

3.结语

电力资源对社会经济的发展有着至关重要的作用，而电力电子装置在电力系统的发电、存储电能、微型电网等方面的应用同样起到不可忽视的作用。电力电子装置的应用促进了电力系统转型，可有效改善电力系统的性能，实现了电力系统的长远发展。

参考文献:

[1]李尚盛,查晓明.大功率电力电子装置测试及考核研究现状与发展[J].变频器世界.(11)

[2]吴芳.电力系统试验中的大功率电力电子装置等效研究[J].电子制作.(20)

[3]喻翔.电力系统中电力电子装置的应用研究[J].电子技术与软件工程.(10)

[4]沈永孝.电力电子装置抗干扰技术研究[J].硅谷.(21)

[5]吴云龙.电力电子装置在电力系统中的应用[J].科学中国人.(24)

篇2：电力电子在电力系统中的应用论文

1.1有源电力滤波器能够对电力系统进行无功补偿

从有源电力滤波器的构成来看，有源电力滤波器主要采用了电源供电的方式，对电力系统中的谐波进行补偿，其优点是能够进行动态补偿，与传统的固定补偿方法相比具有明显的优势。由此可见，有源电力滤波器在无功补偿方面可以得到重要应用。

1.2有源电力滤波器能够保持电力系统稳定运行

由于有源电力滤波器能够对电力系统中的大小和频率都变化的谐波进行无功补偿，因此可以保证电力系统中的谐波处于稳定状态。基于这一优点，有源电力滤波器在电力系统中得到了重要应用，保证了电力系统能够长时间稳定运行，提高了电力系统的稳定性。

2电力电子技术在电力系统中的应用，产生了静止同步补偿器装置

2.1静止同步补偿器可以当作无功电流源使用

从静止同步补偿器的构成以及其功能设定来看，静止同步补偿器属于无功电流源的重要类型，其电流的变化主要随着负荷电流而发生变化，对补偿电力系统电流损失，提高电力系统稳定性具有重要作用。

2.2静止同步补偿器对电力系统的补偿效果比较明显

由于静止同步补偿器属于无功电流源，并且其补偿电流处于变化状态，这样的无功电流源对电力系统的补偿效果相对明显一些。从这一应用来看，静止同步补偿器对电力系统补偿起到了重要作用。

2.3静止同步补偿器的无功电流可以随时进行控制

从静止同步补偿器的实际使用来看，无功电流并不是一成不变的，而是根据电力系统的实际需要进行不断变化的，其可控性是静止同步补偿器区别与其他补偿器的重要特点，为此，我们应认识到静止同步补偿器的可控性优势。

篇3：电力电子在电力系统中的应用论文

通过对电力电子技术在电力系统中的应用进行分析后可知，动态电压恢复器是基于电力电子技术的重要装置，在电力系统中取得了积极的应用效果，对满足电力系统运行需要，提高电力系统运行质量起到了重要的促进作用。结合动态电压恢复器的实际使用，动态电压恢复器的特点主要表现在以下几个方面：

3.1动态电压恢复器可以认为是动态受控的电压源

动态电压恢复器在整个配电系统中起着电压源的作用，可以通过一些控制方法和手段减少能量消耗，减轻其对电压的不良影响，避免了电压跌落、电压不平衡及谐波等的产生。

3.2动态电压恢复器可以消除负荷电压对电压系统的影响

在电力系统运行过程中，负荷电压容易对电压系统造成不利影响，应用了动态电压恢复器之后，可以提高电压的稳定性，保证电力系统电压稳定运行，充分满足电力系统运行需要，使电力系统在整体运行效果上达到预期目标，稳定了电压系统。

3.3动态电压恢复器可以补偿电压跌落

当直流侧能量通过从系统整流获得时，在系统侧即使发生单相故障，其它两相仍可以提供电能来维持DVR的正常运行，补偿长期的电压跌落也成为可能。而动态电压恢复器可以有效地防止因电压跌落造成的系统故障，延长了设备使用寿命。基于动态电压恢复器的.特点，在电力系统运行过程中，动态电压恢复器的应用，可以有效解决电压跌落问题，并在电压跌落过程中进行及时的补偿，保证电力系统在运行中的稳定性满足实际要求，由此可见，动态电压恢复器对补偿电压跌落具有较为明显的效果。

4结论

通过本文的分析可知，在电力系统运行过程中，电力电子技术的应用是保证电力系统稳定运行的关键。从当前电力电子技术的发展来看，基于电力电子技术的有源滤波器、静止同步补偿器装置和动态电压恢复器，为提高电力系统运行质量提供了有力支持。为此，我们应明确电力电子技术的优点，推动电力电子技术在电力系统中的全面应用。

作者:李伟林丽向超

单位:国电哈密能源开发有限公司

篇4：电力系统继电保护装置运行的可靠性论文

摘要：在电力系统中，继电保护装置运行的可靠性对电力系统的整体运行具有重要的作用。如果电力系统中的继电保护装置的运行出现问题，容易导致电力系统发生故障，还会引起一系列的连锁反应，造成电力系统瘫痪，出现大面积的停电，给人们的正常生活与工作造成影响。由此可见继电保护装置运行的可靠性对电力系统运行的重要作用。本文首先对电力系统继电保护装置进行简单的描述，综合分析了影响继电保护装置运行可靠性的因素，并进一步对提高电力系统继电保护装置运行的可靠性提出合理的建议，为人们提高电力系统继电保护装置运行的可靠性提供参考。

篇5：电力系统继电保护装置运行的可靠性论文

在电力系统中，继电保护装置的主要功能就是保护电路和电力基础元件，一般被安装在变电站或者断路器上，对电力系统的运行进行实时监测，并根据运行的状况和发生故障的类型控制断路器进行工作，保证电力系统的正常运行不受进一步影响。例如，在电力系统正常运行的过程中，一旦某一环节的电路或者基础元件出现故障，可能会对电力系统的整体运行造成影响，继电保护装置就能及时发挥作用，将故障信息反馈给控制器，通过跳闸的方式保护电力系统不受到故障的进一步影响，降低风险。但是，由于受到各种因素的影响，电力系统的正常运行还是会受到一定的影响，无法持续稳定地运行。所以，提高继电保护装置运行的可靠性势在必行。

篇6：电力系统继电保护装置运行的可靠性论文

2.1继电保护装置硬件影响

继电保护装置的主要功能是实时监控电力系统的运行情况，保证电力系统安全稳定地运行。继电保护装置运行的可靠性与其自身的质量有很大的关系。部分生产厂家为了降低成本，获得更大的利益，在生产的过程中偷工减料，或者是使用廉价的生产材料，对产品的质量没有进行严格的把关，导致制造出质量不合格的继电保护装置，产品性能低下，降低了其运行的可靠性。

2.2电流互感器的影响

电流互感器是继电保护装置在电力系统中发挥作用的重要元件，对装置的运行可靠性具有重要的影响。当电流互感器出现饱和的情况时，会造成继电保护装置反应迟钝，甚至出现失灵的现象，降低了继电保护装置的运行可靠性，引起电力系统故障，出现大面积停电。当电流互感器出现误差，直接影响着继电保护装置对电力系统的保护质量，进一步降低了运行的可靠性。

2.3外部环境影响

继电保护装置是一种较为精密的仪器，很容易受到外部环境因素的影响。例如空气中存在着大量的粉尘和各种有害气体，会破坏继电保护装置的相关元件，而且有害气体还会腐蚀继电保护装置的电路板，引起氧化反应，给装置的性能造成影响。同时，持续的高温也会加快继电保护装置的老化，降低其运行的可靠性。

2.4人为操作的影响

在电力系统中安装继电保护装置的过程中，相关工作人员的专业技能和水平对安装的质量具有重要的影响。如果不能严格按照继电保护装置的安装要求进行正确的线路连接以及相关操作，会给继电保护装置的正常运行造成严重的影响。同时，工作人员的责任意识和安全意识也十分重要，对继电保护装置的后期检查和维护也影响着继电保护装置运行的可靠性。例如，在检查出继电保护装置的电容储存有所减少，就需要对继电保护装置的电容装置进行更换，如果工作人员对电容装置的型号选择不当，就会对继电保护装置的运行可靠性造成影响。

篇7：电力系统继电保护装置运行的可靠性论文

3.1对继电保护装置的验收严格把关

继电保护装置对于电力系统的正常运行具有重要的保护作用，所以在正式运行前对继电保护装置的验收要进行严格地把关。对继电保护装置进行适当的试运行，进行全面系统的质检工作，并请相关专业人员对继电保护装置进行验收，这样能够有效地提高继电保护装置的安全性和运行可靠性。在对继电保护装置进行一系列的试运行、质检以及专业验收以后，填写完整的验收单据，并交由相关部门批准，组织相关部门工作人员进行继电保护装置的保护以及断电功能的实验，确认其安全性和正常运行的可靠性，并对验收以及实验过程中拆动的元件和接线等恢复原位，保持待运行状态。同时，在对继电保护装置的出厂设置进行更改时，要仔细核对需要更改的数据和相关事项，将更改的内容与时间登记在册，以便后期检查与维护使用。确保继电保护装置一切正常，并经相关部门批准后再投入正常使用。

3.2提高继电保护装置的智能化程度

智能化技术是具有划时代意义的新发明，已经被广泛地应用于各行各业中。在电力系统中，智能化技术早已有所应用。例如，已经被人们广泛应用于电力系统中的模糊逻辑和遗传算法等先进技术。随着智能化技术的不断发展和完善，其智能化技术和理念日趋成熟，也使得继电保护装置的运行可靠性得到了明显的提高。在电力系统中，应用智能化技术能够取得明显的优势，不仅明显地提高了继电保护装置运行的可靠性，而且还能够通过控制继电保护装置连续运行的时间，提高继电保护装置的使用寿命。智能化技术还能够对影响继电保护装置运行可靠性的不利因素进行及时有效的处理，从根本上排除或降低对继电保护装置运行可靠性的不利影响，从而提高其运行可靠性，更好地发挥保护电力系统的功能。

3.3提高工作人员的专业技能水平

提高继电保护装置运行的'可靠性应该将工作重心转向以提高供电的可靠性为主，完善供电可靠性的相关规章制度和管理规范，建立科学合理的管理体系。继电保护装置相关的工作人员整体素质不达标，专业技能水平不足，是造成继电保护装置运行可靠性不稳定的主要原因之一。针对这种情况，就要加强对相关工作人员的专业技能培训和素质教育，培养员工形成良好安全意识和责任意识，切实提高工作人员对继电保护装置的故障处理能力和效率，并使工作人员养成定期检查继电保护装置并进行相关工作记录的好习惯，降低继电保护装置发生故障的可能性，进一步提高发继电保护装置运行的可靠性。

3.4加强继电保护装置技术创新

随着科学技术的不断发展与进步，各种信息化、智能化技术水平不断提高，给各行各业都带来了良好的发展机遇。电力系统也在科学技术的推动下不断发展与完善，所以，继电保护装置也应该加强技术创新，全面提高继电保护装置的性能和工作效率，以便适应发展日益迅速的电力系统。首先，要根据继电保护装置在电力系统中的功能特性，通过创新技术，不断完善和提高继电保护装置运行的可靠性，增强对电力系统的保护力度；其次，积极引进先进的技术，丰富继电保护装置的功能，如增加故障检测、自动恢复供电等功能，提高继电保护装置的利用率；同时，要不断改进继电保护装置的硬件结构，采用体积小、性能强、功耗低以及具有环保性的材料，提高继电保护装置的实用性；最后，要不断提高继电保护装置运行的可靠性，使其能够更好地发挥应有的作用。

4结束语

继电保护装置在电力系统中扮演着安全卫士的角色，提高其运行的可靠性是电力系统正常运行的重要保障。电力系统相关工作人员一定要正确认识继电保护装置在电力系统中的重要性，并充分了解影响继电保护装置运行可靠性的不利因素，提高自身的专业技能水平，不断进行技术创新，切实提高继电保护装置运行的可靠性，使其能够更好的保证电力系统正常运行。

篇8：电力系统电力技术论文

电力系统电力技术论文

1电力技术在电力系统中的应用

1.1结合绿色能源

电力系统深受能源危机困扰，虽已开始研制新能源结构，但应用效果一直不好，新能源很难与传统电力装置、设备形成默契配合。由于电力技术的决策能力、更新速度很强、很快，所以要想将风能、太阳能、水能等绿色能源引入电力系统，依靠电力技术是最为可靠、有效的方式。首先，根据电力技术测量、转换、控制、管理能源的能力，改变电力系统原有能源输出格局，尽可能切断新能源输出装置与系统中其他运行设备的牵绊和影响，仅以能源输出为价值标准，设计、添置绿色能源装置，以最大限度提高能源的利用率；其次，强化变流调速技术、集优生产技术、能源转化技术在电力系统中的应用地位，定期、定时核算绿色能源输出、不可再生能源输出过程中的“能量效益”，并对系统、装置、技术进行定向修改；最后，拓展电力技术的应用范围，围绕计算机技术，监控绿色能源在电力系统中的运行情况，以“消耗”“、效益”为两大基本点，总结分析不符合电力技术应用安全的相关问题，并及时改正。

1.2实现机电一体化

机电一体化是电气工程、电力系统发展的必经之路，也是带动高效生产的有效手段，为此，电力技术可以联合网络技术、自动化处理技术、智能监测等技术，共同推进多门技术的融合发展，进而促进电力系统的正向发展。机电一体化技术在投入使用之前，应接受多次测量和考察，因为要避免生产风险、提高生产效率，所以必须经过电力技术来处理相关系统数据，只有这样，才能将系统运行状态控制在可控范围内。然而，机电一体化对电力系统运行功能的要求和服务设定复杂，仅靠电力技术很难支撑起整个系统的运行重任，所以，一般情况下，电力系统会选择“区域一体化”的生产、改造方式，选择风险小、收益高、符合电力技术应用条件的系统模块，帮助小范围系统实现“自动”，并计算应用效果，确定技术无误且高效之后，再扩大一体化改造范围。由此可见，电力技术虽然是电力系统一体化发展的有力手段，但其应用效果依然具有不可控特质，在应用时应格外注意、小心。

1.3引入智能技术

智能手机、平板电脑已经成为电子终端控制的主要装置设备，它在人们日常生活与工作中的应用地位非常高，因此，电力行业也应适当引入智能技术，并创设以智能控制系统为核心管理中枢的技术集团，以便于工作人员正确、有效、科学的.管控电力系统。经过智能技术修饰，电力系统在故障排除、判断、处置方面的优势能力更强了，并基本实现了“自动化”。以往，一个小故障便会导致整个电力系统陷入瘫痪，现如今，运行故障会翻译成“特殊数据”，经智能处理器处理，被挖掘、传送，传达给管理人员，主动上报“故障”。这种高效的生产、管理方式，不仅节省了故障清查、判断的时间，还为电力系统提供了坚固的安全保障。从应用效果上看，智能技术在电力系统中发挥的作用是显而易见的，但从发展空间上看，其应用环境却日常复杂，所以，需要广大电力系统的工作人员谨慎考虑、认真探究，以福利避害为原则，引入智能技术。

2电力技术在电力系统中的发展展望

目前，我国综合国力日益提升，能源生产责任越来越重，为迎合不断提高的生产要求、服务要求，电力系统仍需不断革新、创造，最大限度的发挥其功能价值、生产价值。笔者结合多年工作经验，根据自己对电力系统运行、发展的困难与问题了解，从内、外两方面探究电力技术的发展方向。接下来几年，电力技术在电力系统中的应用地位会不降反升，因为随着工业规模化生产系统的落成，系统生产形式、能力、效率的准确性要求很越来越高，所以，电力系统只有依靠电子技术方能将能源生产、输出、管理限制在可控、可管的范围内。一方面，应扩大电力技术的包容性，将其与现代高科技技术再融合，研发技术的新功能、新工艺，为电力系统运行提供便利条件；另一方面，省察电力技术自身存在的安全风险、耗能等管理不当问题，并设置研究专题，开展专项调查，以纠正、改善电力技术在电力系统中应用效果不利的地方。通过内、外两方面发展手段，电力技术的发展道路会更加明朗，其会成为促进经济社会发展的源动力。

3结论

通过上文对电力技术在电力系统中的应用现状进行系统分析可知，中国正处于现代化建设、发展的关键期，无论是政治、文化，还是经济、生产，都期待着发展的契机与机遇。电力技术拥有改善我国能源格局、提高工业生产效率的能力，所以我国对其发展状态是否重视，并已经确立了其“先进应用科学”的发展地位。我国电力系统发展速度缓慢，装置、设备更新换代效率低，为迎接新的生产挑战，我国必须大范围的引入电力技术，使其在电力系统各生产、运营环节发挥实践价值。

篇9：电力电子装置谐波问题的综述

关于电力电子装置谐波问题的综述

摘要：随着电力电子技术的发展，谐波的危害已越来越严重，谐波治理问题已经迫在眉睫。对电力电子装置谐波源进行了分析和总结，指出了其危害及相应的谐波管理原则和综合治理方法，并对谐波治理工作进行了展望。

关键词：电力电子；谐波；危害；抑制

引言

随着电力电子技术的发展，电力电子装置的广泛应用给电力系统带来了严重的谐波污染。各种电力电子设备在运输、冶金、化工等诸多工业交通领域的广泛应用，使电网中的谐波问题日益严重，许多低功率因数的电力电子装置给电网带来额外负担并影响供电质量，因此，电力电子装置的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍。故抑制谐波污染，提高功率因数的研究已成为电力电子技术中的一个重大课题。本文围绕这一关键问题，通过对电力电子谐波源及其危害的认识和分析，从污染和防治的关系考虑，探讨了综合治理的方法，最后对谐波综合治理的发展趋势进行了展望。

1 电力电子装置――最主要的谐波源

非线性负荷是个谐波源，它引起电网电压畸变，使电压中带有整数倍基波频率的分量。作为最主要的谐波源的电力电子装置主要为各种交直流变流装置（整流器、逆变器、斩波器、变频器）以及双向晶闸管可控开关设备等，另外还有电力系统内部的变流设备，如直流输电的整流阀和逆变阀等。下面对其产生的谐波情况作一分析。

(本网网收集整理)

1.1 整流器

作为直流电源装置，整流器广泛应用于各种场合。图1(a)及图1(b)分别为其单相和三相的典型电路。在整流装置中，交流电源的电流为矩形波，该矩形波为工频基波电流和为工频基波奇数倍的高次谐波电流的合成波形。由傅氏级数求得矩形波中的高次谐波分量In与基波分量I1之比最大为1/n，随着触发控制角α的减小和换相重叠角μ的增大，谐波分量有减小的趋势。

此外，现有研究结果表明：整流器的运行模式对谐波电流的大小也有直接的影响，因此在考虑调整整流电压电流时，最好要进行重叠角、换相压降以及谐波测算，以便确定安全、经济的运行方式；当控制角α接近40°，重叠角μ在8°左右时的情况往往是谐波最严重的状态，所以要经过计算，尽量通过正确选择调压变压器抽头，避开谐波最严重点[1]。

1.2 交流调压器

交流调压器多用于照明调光和感应电动机调速等场合。图2(a)及图2(b)分别为其单相和三相的典型电路。交流调压器产生的谐波次数与整流器基本相同。

1.3 频率变换器

频率变换器是AC/AC变换器的代表设备，当用作电动机的调速装置时，它含有随输出频率变化的边频带，由于频率连续变化，出现的谐波含量比较复杂。

1.4 通用变频器

通用变频器的输入电路通常由二极管全桥整流电路和直流侧电容器所组成，如图3(a)所示，这种电路的输入电流波形随阻抗的不同相差很大。在电源阻抗比较小的情况下，其波形为窄而高的瘦长型波形，如图3(b)实线所示；反之，当电源阻抗比较大时，其波形为矮而宽的扁平型波形，如图3(b)虚线所示。

除了上述典型变流装置会产生大量的谐波以外，家用电器也是不可忽视的谐波源。例如电视机、电池充电器等。虽然它们单个的容量不大,但由于数量很多,因此它们给供电系统注入的谐波分量也不容忽视。

2 谐波的危害

谐波对公用电网的危害主要包括：

1）使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输变电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时，会引起线路过热甚至发生火灾；

2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏；

3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故；

4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确；

5）会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

3 谐波的管理原则

要提高电能质量，必须加强对谐波的管理。本着限制谐波源向公用电网注入谐波电流，将谐波电压限制在允许范围内的原则。首先要掌握系统中的谐波源及其分布，限制其谐波在允许范围内方可入网，未达标的必须采取治理措施，以防谐波扩散。为此国际电工委员会（IEC）和美国IEEE都有推荐标准，如IEEE规定的电流谐波极限标准见表1。我国结合电网实际水平并借鉴其他国家标准制定的电压正弦波形畸变率规定见表2。

表1谐波电流极限值（IEEE519－1992规定）

Isc/IL

H<11

<17

<23

<35H

>35THD

<20 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0 20－50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0 50－100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0 100－1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0 >1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0

表2 电压正弦波形畸变率限值

供电电压/kV 电压正弦波形畸变率限值/％ 0.38 5 6或10 4 35 3 110 1.5

4谐波的综合治理

目前，我国电力系统对谐波的管理呈现“先污染，后治理”的被动局面，所以如何综合治理已经成为一个迫在眉睫的研究课题。

关于“综合”的内涵，有人认为用范围广泛、普遍推广来描述；也有人认为用集合的、一体化的来表述更实际；笔者认为综合治理的工作应包含以下两方面:

――加强科学化、法制化管理；

――采取有效技术措施防范和抑制谐波。

4.1 加强科学化、法制化管理

主要从两个方面加强管理：

――普遍采用具有法律约束和经济约束的`手段，改变先污染后治理的被动局面，即应该严格按照各类电力设备、电力电子设备的技术规范中规定的谐波含量指标，对其进行评定，如果超过国家规定的指标，不得出厂和投入电力系统使用；

――供电部门应从全局出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理，一方面审核尚待投入负荷的谐波水平，另一方面对已投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置。

4.2 采取有效的技术措施

目前解决电力电子设备谐波污染的主要技术途径有两条：

――主动型谐波抑制方案即对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,或根据需要对其功率因数进行控制；

――被动型谐波抑制方案即谐波负载本身不加改变，而是在电力系统或谐波负载的交流侧加装无源滤波器（PF）、有源滤波器（APF）或者混合滤波器（HAPF）等装置，通过外加设备对电网实施谐波补偿。

4.2.1 主动型谐波抑制方案

主要是从变流装置本身出发，通过变流装置的结构设计和增加辅助控制策略来减少或消除谐波，目前采用的技术主要有一下几个方面。

――多脉波变流技术大功率电力电子装置常将原来6脉波的变流器设计成12脉波或24脉波变流器以减少交流侧的谐波电流含量。理论上讲，脉波越多，对谐波的抑制效果愈好，但是脉波数越多整流变压器的结构越复杂，体积越大，变流器的控制和保护变得困难，成本增加。

――脉宽调制技术脉宽调制技术的基本思想是控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性。根据输出波形的傅立叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零、基波幅值为给定量，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的，目前采用的PWM技术有最优脉宽调制、改进正弦脉宽调制、Δ调制、跟踪型PWM调制和自适应PWM控制等。

――多电平变流技术针对各种电力电子变流器（对于电压型的变流器必须用联接电感与交流电源相连），采用移相多重法、顺序控制和非对称控制多重化等方法，将方波电流或电压叠加，使得变流器在网侧产生的电流或电压为接近正弦的阶梯波，且与电源电压保持一定的相位关系。

――功率因数预调整器在电力电子装置中加入高功率因数预调整器，在预调整器的直流侧通过DC/DC变换控制入端电流，保证电力电子装置从电网中获取的电流为正弦电流并与电网电压同相。此方法控制简单，可同时消除高次谐波和补偿无功电流，使电力电子装置输入端的功率因数接近1。

主动型谐波抑制方案的主要问题在于成本高、效率低。同时，电力电子系统中很高的开关频率使PWM载波信号产生高次谐波，还会导致高电平的传导和辐射干扰。因此在设计主动型谐波抑制方案时，必须用EMI滤波器将高次谐波信号从系统中滤除，防止它们作为传导干扰进入电网；还要利用屏蔽防止它们作为辐射干扰进入自由空间，对空间产生电磁污染。所以对于较大功率的电

力电子装置，一般除了采用主动型谐波抑制方法以外，还要辅以无源或有源滤波器加以抑制高次谐波。

4.2.2 被动型谐波抑制方案

――无源滤波器(PF)无源滤波器通常采用电力电容器、电抗器和电阻器按功能要求适当组合，在系统中为谐波提供并联低阻通路，起到滤波作用。无源滤波器的优点是投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便，因此无源滤波是目前广泛采用的抑制谐波及进行无功补偿的主要手段。无源滤波器的缺点在于其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定，只能消除特定的几次谐波，而对其它次谐波会产生放大作用，在特定情况下可能与系统发生谐振；谐波电流增大时滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载；有效材料消耗多，体积大。

――有源滤波器(APF)图4为APF原理图，APF通过检测电路检测出电网中的谐波电流，然后控制逆变电路产生相应的补偿电流分量,并注入到电网中,以达到消谐的目的。APF滤波特性不受系统阻抗影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险。与无源滤波器相比，具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制电压闪变、补偿无功电流，性价比较为合理。另外,APF具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。

APF按与系统连接方式分类,可分为串联型、并联型、混合型和串－并联型。

并联型APF可等效为一受控电流源，主要适用于感性电流源负载的谐波补偿。它能对谐波和无功电流进行动态补偿，并且补偿特性不受电网阻抗影响。目前这类APF技术已相当成熟，大多数工业运行的APF多属此类滤波器。

串联型APF可等效为一受控电压源，主要用于消除带电容滤波的二极管整流电路等电压型谐波源负载对系统的影响，以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。由于此类APF中流过的电流为非线性负载电流，因此损耗较大；此外串联APF的投切、故障后的退出等各种保护也较并联APF复杂，所以目前单独使用此类APF的案例较少，国内外的研究多集中在其与LC无源滤波器构成的混合型APF上[2]。

混合型APF就是将常规APF上承受的基波电压移去，使有源装置只承受谐波电压，从而可显著降低有源装置的容量，达到降低成本、提高效率的目的。其中LC滤波器用来消除高次谐波，APF用来补偿低次谐波分量。

串－并联型APF又称为电能质量调节器(UPQC)[3]，它具有串、并联APF的功能，可解决配电系统发生的绝大多数电能质量问题，性价比较高。虽然目前还处于试验阶段，但从长远的角度看，它将是一种很有发展前途的有源滤波装置。

有源滤波技术作为改善供电质量的一项关键技术,在日本、美国、德国等工业发达国家已得到了高度重视和日益广泛的应用。但是有源滤波器还有一些需要进一步解决的问题，诸如提高补偿容量、降低成本和损耗、进一步改善补偿性能、提高装置的可靠性等。同时APF的故障还容易引发系统故障，因此各国对此技术还保持着一定的谨慎态度[4]。

――有源电路调节器(APLC)图5为有源线路调节器(APLC)的原理图，其结构与APF相似，因此过去很多文献上都将其等同于APF。其实，从原理上分析，与APF单节点谐波抑制相比较,APLC是向网络中某个(几个)优选节点注入补偿电流，通过补偿电流在网络中一定范围内的流动，实现该范围内所有节点谐波电压的综合抑制。即通过单节点单装置的装设，达到多节点谐波电压综合治理的功能，APLC的出现，表明电力系统谐波治理正朝着动态、智能、经济效益好的方向发展。

5 谐波综合治理的展望

日益严重的谐波污染已引起各方面的高度重视。随着对谐波产生的机理、谐波现象的进一步认识，将会找到更加有效的方法抑制和消除谐波，同时也有助于制定更加合理的谐波管理标准。加大对谐波研究的投入将会大大加快对谐波问题的解决，当然谐波问题的最终解决将取决于相关技术的发展，特别是电力电子技术的发展。随着国民经济、谐波抑制技术的进一步发展、法制的进一步完善和对高效利用能源要求的增强，谐波治理问题最终将会得到妥善的解决。

随着电子计算机和电力半导体器件的发展，有源电力滤波器的性能会越来越好，价格会越来越低。而用于无源滤波的电容和电抗器的价格却呈增长的趋势。因此有源电力滤波器将是今后谐波抑制装置的主要发展方向。另外，电力电子技术中的有源功率因数校正技术也是极具生命力的。

6 结语

谐波的综合治理工作势在必行。消除电力电子装置谐波污染的工作，可称之为电力电子技术应用的“绿色工程”。电力电子技术的发展必须和这个工程同步，这样才能为高效、低污染地利用电能开辟重要途径，促进我们国民经济的发展和用电设备的革新。同时,电力电子技术的推广和利用才能有更为广阔的发展前景。

篇10：电力电子装置谐波问题的综述

关于电力电子装置谐波问题的综述

关键词：电力电子；谐波；危害；抑制

引言

1 电力电子装置――最主要的谐波源

1.1 整流器

此外，现有研究结果表明：整流器的'运行模式对谐波电流的大小也有直接的影响，因此在考虑调整整流电压电流时，最好要进行重叠角、换相压降以及谐波测算，以便确定安全、经济的运行方式；当控制角α接近40°，重叠角μ在8°左右时的情况往往是谐波最严重的状态，所以要经过计算，尽量通过正确选择调压变压器抽头，避开谐波最严重点[1]。

1.2 交流调压器

交流调压器多用于照明调光和感应电动机调速等场合。图2(a)及图2(b)分别为其单相和三相的典型电路。交流调压器产生的谐波次数与整流器基本相同。

1.3 频率变换器

频率变换器是AC/AC变换器的代表设备，当用作电动机的调速装置时，它含有随输出频率变化的边频带，由于频率连续变化，出现的谐波含量比较复杂。

1.4 通用变频器

通用变频器的输入电路通常由二极管全桥整流电路和直流侧电容器所组成，如图3(a)所示，这种电路的输入电流波形随阻抗的不同相差很大。在电源阻抗比较小的情

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

篇11：基于MATLAB的电力电子论文

关于基于MATLAB的电力电子论文

一、案例教学法在教学活动中的应用

案例教学作为一种行之有效且目的明确的教学方法，以行动为导向越发受到人们的关注和青睐。作为一种归纳教学法，案例教学作为未来教学改革的趋势已不可动摇，尽管它不可能完全取代传统的演绎式的教学模式，却是一种培养应用型人才的良好途径。案例教学应用的成功与否很大程度上取决于典型案例的选取，要求典型案例既能体现对基本理论知识的理解和掌握，又要充分提高学生的实际动手能力。而在电力电子技术为课程的背景下，学生需要应用所讲的知识来解释典型案例所产生的结果，把案例进行模块化分解，摒弃对每个模块进行详细的研究和探讨，最后对各个模块的结果进行整合，才能形成对典型案例较为完整的研究体系[2]。

二、基于MATLAB/Simulink的课程设计

“电力电子技术”这门课是电气工程与自动化专业的基础学科之一，课程有几个特点：教学理论性强、波形变化分析复杂、课程教学枯燥，学生理解困难；系统模块化特点鲜明、模型参数化明显，实验项目相对独立；项目设计综合性强、技术应用广，实际开发的案例比较成熟[3]。教师在分析电子器件的特性和电子电路的工作原理时，需要观察波形图的变化来阐明工作过程。传统的教学方式中，由于电子电路变换器部分的电路拓扑形式多种多样，如果仅是手绘波形或者多媒体展示波形，教师讲解起来费时费精力，学生也不能清楚的掌握分析波形图变化的原因。所以在多媒体教学中引入仿真教学是必要的环节，通过仿真电路，学生可以把变换器的工作原理和物理波形结合在一起理解，使抽象的电路明了简洁，仿真还可以分析更加复杂的电路并且对电路进行改进和创新。在课程设计中利用MATLAB/Simulink软件可以有效地构建出与实际相符合的案例，教师在教学中通过仿真实例可以轻松解决波形抽象原理复杂的问题。Simulink非常适合于电力电子系统及电力拖动控制系统的仿真，并且具有其他一些软件所没有的特点，仿真系统完全是由用户利用系统提供的基本模块来构建的，系统的各个参数和仿真参数也可以由用户自行修改，并且用户可以对仿真结果进行多种分析和输出，教师可以直观展示各种参数变化对电路图波形的影响，学生改变器件参数值，可以自己对比分析不同参数设计下的仿真结果。这种交互性非常适合于高校相关课程的教学科研，学生通过这种交互性加强对理论知识的理解和掌握，也可以用来完成实验和作业[4]。以风力发电课程设计为例，教师首先要分析电路的组成和工作原理，指导学生利用仿真平台搭建数学模型，然后一步一步建立各部分电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。学生需将案例进行模块化分解，就每个模块结合基础理论知识进行分析和研究，并进行实际动手调试，寻找各个模块之间的联系纽带，将所有模块有机结合起来，完成对典型案例的研究[2]。

三、风力发电课程设计案例

电力电子技术在解决能源与环境的问题上做出了相当大的贡献。风能作为一种绿色能源，风力发电的过程就是机械能转换为电能的过程，其中风力发电机及其控制系统负责将机械能转换为输送电网的电能，这一部分是整个系统的核心，所以说风力发电的核心技术是电力电子技术，其能量转换部件和控制电路都包含有电力电子器件。由于中小功率风电系统中电机侧一般为不控整流，并且永磁同步发电机一般都为低转速电机，在低风速下发出的电压有限，不能满足并网逆变的条件，需要对其进行升压，因此，中小功率风电系统中常见的拓扑结构为不控整流器+升压斩波器+网侧逆变器。风力机将风能转换为机械能，带动永磁同步发电机转动，发出的三相不定频交流电通过二极管不控整流器整流为电压不定的直流，然后经过升压斩波器的作用，将直流电压抬升至可以进行网侧逆变的数值，并且通过网侧变流器的控制，使直流侧电容保持恒压。网侧变流器将直流电逆变为与电网电压同频同相的三相交流电馈入电网[5]。课程设计案例中利用MATLAB工具，对永磁同步风力发电系统及并网控制系统进行仿真研究。所研究的仿真系统由永磁同步风力发电机、不可控整流器、升压斩波、DC-AC并网逆变器部分组成。学生可以把该风力发电仿真模型分成同步发电机仿真模块、斩波变流器仿真模块和逆变仿真模块，就每个模块运用理论知识进行仿真，最后将各模块结合起来达到整个案例体系的研究。永磁同步发电机额定参数：电压700V，功率2750kW，电流2270A，功率因数0.95，速度16rpm，频率16Hz，极对数2p＝120，电阻R＝5.97m-Ohm，电感Ld=Lq=1.0757mH。风力发电课程设计案例系统仿真框图如下图所示：1.同步发电机仿真永磁同步发电机仿真主要是依据实际系统参数，研究在一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性。仿真模型如图2所示，仿真结果如图3和4所示。仿真论证了实际电机参数下所达到的额定输出电压、电流值及输出的正弦特性、频率特性。2.斩波变流器仿真升压斩波变流器仿真主要是研究升压斩波部分的`变压调节功能。仿真模型如图5所示。升压斩波电路的输入设定为一定电压信号输入，通过占空比控制，输出稳定的期望输出电压，仿真结果如图6所示。系统仿真表明：调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制。3.逆变器仿真并网逆变器仿真主要是研究并网逆变部分输出调节特性，在给定输入直流电压，带三相负载的逆变器离网运行特性。仿真模型如图7所示，仿真波形如图8所示。仿真结果表明：逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形，经部分滤波后为50Hz正弦波电压，在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此课程设计案例根据现场实际运行的2.5MW直驱永磁同步风力发电机系统参数，对并网控制系统各个模块进行了仿真研究，得出一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性，仿真论证了电机参数下输出电压、电流的正弦特性、频率特性；升压斩波部分的仿真表明调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制；并网逆变部分的离网仿真表明逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形，经部分滤波后为50Hz正弦波电压，在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此案例的仿真结果达到预期的效果，为学生实际应用能力的提升得到良好的体现。

四、结语

论文提出电力电子技术教学与实践相结合的教学模式，实现教学手段和教学方法的创新。详细介绍了通过MATLAB中的射的内容。四、教学实践思考与建议为了达到我国工程师人才培养的要求，提高“传热学”的授课效果，结合中山大学中法核工程“传热学”的教学实践，作者在课程安排、课堂组织和教材安排等方面进行了思考并给出如下建议：1.课程安排1周集中授课，学生不容易完全消化所学知识，可将课程安排到3周，每周8个课时，4个课时用于授课，4个课时用于习题，以便学生对课程知识的掌握。2.课堂组织采取讲述和习题的类型，课时按1:1分配，习题课采取4~5人一小组的形式，以提高学生的自我参与意识和团队合作与交流能力，通过习题过程，使学生更好的理解和掌握所学知识。3.教材安排目前国内“传热学”的优秀教材非常多，但基本上都是较为通用的、适用于长课时的教材。因此，可针对课时安排和授课要求，有针对性地组织相应的教材编写工作，以便更好地满足法国工程师培养模式本土化授课模式的需求。4.课程设计针对“传热学”工程应用性较强的特性，结合学科研究进展，给出一些科技创新的方向，鼓励学生进一步深入研究，在业余时间开展较为深入的课程设计，以提高学生科研能力和灵活应用所学知识的能力。5.考核安排建议采用开卷考试，成绩评定采用平时成绩（20%）与考试成绩（80%）相结合的形式，一方面便于监督学生平时学习自主性并克服学生考前突击的顽症，另一方面也能很好地考核学生对传热知识的掌握程度。

作者:薛花范月王育飞单位:上海电力学院电气学院

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