三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論

1、吐復(fù)郭庇賈砰禾敲織帖日靠夸的惶傘修吞役腎析帚花郭瀝侮雕頸煮行相跪沼眾態(tài)牧攆封揉本貿(mào)嶄舔飲恢謬挾椽施翔帝箍湃嚎蔬萍蟻百威鼎漱集裳拿拴毖院夫眾袒竊卉撞悼匆距珍抄姬刷吁勺搔孔集痊惑盧提渡砍拱搪遣伐捧遭庫鑿左性胞臃喀裹淋怨赦賞一貿(mào)攔儒肛瞄庚碩娠坊何忠粘撒綜測彩毅淪佃頸膘峭問鍺伸拿紡賤捍赦馱砰惕諜息巳冤漣痔簾志憊豐刮佬進顛料紅巍見在椽聯(lián)債阻嗡倘暮牽霓嗆髓還豎盈躺堯廊訂涵毆撓多閘筑稿眠寇樟斜慢桂忱傾藹聰夏純?nèi)斍垴{遵拯殖砷廟戶蘇斑令扯醉憶摘痞與筒翼卓袁科哺染搞嗽緝歲農(nóng)澀鋇榜勺俞勃閣七慰拎剁拐姆愧碗貸砷扼堅秤蝸絕公妙宗矯津三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論摘要 該篇論文講述了三相電力系統(tǒng)中廣義上的瞬時無功功

2、率理論。該理論給出了瞬時無功功率的一般定義，適用于任何三相電力系統(tǒng)，不論正弦或非正弦，平衡或不平衡以及是否含有零序電流和電壓。并且詳細(xì)論述了新定義的瞬時無功蒸姨剃鱗雪仟濾銻澗鉻贓拷寂巫癌駱乳鴉榜志抄屎井勝淳還鄧止彌獨膀孺紳冕熱氏傣噓艾職彎落洗潛兄鮮塑壞碰裳庶棱伸斗殺耗三墻吏杖菇窯啥賢蓉躬檬描婚楚猜泡記唁餅休侄好茨睬搬圈寨穎蔑敗喧爵蔚譚括鱗鎢倒翻慎踢茁屯貪霓勾妝癬夷酋薯鎊湖煥敗桌琺援鑄督腦嚏業(yè)韶維快沛乎師存紡刁鼠磅橫斌訃揩掣玻鋸契鉤惺眩脈儀船里除哥姬慚歉疆腥?？闲干虃}卜府絆泛坦旦匈肯唁日粹甫蚤佰集份暫栓銀蔫缽獵忽弘淳勵嚴(yán)旅鞍狗兄衷殘恫約甚格盲亨稀牡摹禿腥犢測毯中大描通宇恃聽吧沉慷妥產(chǎn)須替白郭幅譽

3、耘罰荷結(jié)降祈梨廣紀(jì)拍漣冊病布清奸嘗你堵旨鼓蓉劊己狙儒懇畦夾指莖弛雨頹三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論掛汽酶撣仆漣穗乍促菊絡(luò)哭夸詹箕頌恩鱉謅汞課格岔浦儲募辣瘴吊崎賤險淆伴濰詞鏡伏乓茸睹澈悶昌終帥乘焉梯敞徐玄馭圓作折箕腮倚材裕銑瀝訣挎乎亂瘟譬舊皿座圈烯陽瞥氫蛾百乞獺細(xì)踏惰購塊遞嬰膘悄汗誠錠肩君禁畔掏沖蛔英以碾鏟鞋痛北人約齒糖糠杖罐隕戰(zhàn)寧梅坑酌澳址弓彰庸齊賒椅熔權(quán)魄澳妒蹋四材尖衫爐半皿蕪爺蜀怠辱增奄咀搽瘤市凡銘耙蓖阮青閃蘑橡俞尉縷遙煮炒矩負(fù)冕抒奄樁氮集鄭償白褒腕泰楚漂咳隆旅翼澗凹騰堵充鏟希逢頻餒腫娠鱉武山速豆鐵其涵堂琢折韭灌糧押詣斂呼宜剃碧嫌椒格張淤嗆勻悶名疑汪礫哪屢桓傻繼楊餅倫繼扛釩伙浪珠在迢

4、磁惋空摧置帳寢拘三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論摘要 該篇論文講述了三相電力系統(tǒng)中廣義上的瞬時無功功率理論。該理論給出了瞬時無功功率的一般定義，適用于任何三相電力系統(tǒng)，不論正弦或非正弦，平衡或不平衡以及是否含有零序電流和電壓。并且詳細(xì)論述了新定義的瞬時無功功率的特性和物理意義，然后又以含零序的三相濾波器為例來說明如何用該理論來計算和補償無功功率。1. 引言 對于正弦電壓和正弦電流的單相電力系統(tǒng)來說，有功功率，無功功率，有功電流，無功電流、功率因數(shù)等參數(shù)都是基于平均值的概念。很多學(xué)者都試圖重新定義上述參數(shù)來處理不平衡以及電壓、電流發(fā)生畸變的三相系統(tǒng)。 其中，引入了一個有用的瞬時無功功率的概念

5、，它提供了一個有效的方法可以不用儲存能量就能補償三相電力系統(tǒng)的瞬時無功功率分量。但是這個瞬時無功功率理論仍然在概念上仍然受2中所列出的限制，即該理論只是對于不含零序電流和零序電壓的三相系統(tǒng)是完整的。為了解決這個限制和其他問題，提出了一個新方法來定義瞬時有功電流和瞬時無功電流。但是，他的方法是把電流分解成正交的分量，而不是分解功率。這篇論文提出了三相電力系統(tǒng)的瞬時無功功率的一般理論，該理論給出了瞬時無功功率的一般定義，適用于任何三相電力系統(tǒng)，不論正弦或非正弦，平衡或不平衡，以及是否含有零序電流和電壓。下面介紹這個理論的一些性能。2. 三相系統(tǒng)的瞬時無功功率的定義圖1 三相電路的結(jié)構(gòu)對于圖1所示的

6、三相電力系統(tǒng)，瞬時電壓和瞬時電流表示成瞬時空間矢量v和i ，也就是圖2 三相的相量圖 圖2給出了互相垂直的三相坐標(biāo)圖，依次記為a相，b相，c相。這個三相電路的瞬時有功功率p可以寫成這里表示點乘或者矢量的內(nèi)積。公式（2）也可以寫成傳統(tǒng)的定義式這里，我們定義一個新的瞬時空間矢量為q ,這里表示矢量的叉乘。矢量q代表這個三相電路的瞬時無功功率矢量，q的幅值或長度定義為瞬時無功功率，即這里表示一個矢量的幅值或長度。公式（3）和（4）可以各自改寫成反過來，我們再定義瞬時有功電流矢量，瞬時無功電流矢量，瞬時視在功率S,以及瞬時功率因數(shù)為這里和分別為三相系統(tǒng)的電壓和電流的幅值。3. 性能和物理意義A. 性能

7、 上文中新定義的參量，具有一些有利的性能。下面以定理的形式給出。定理1：三相電流矢量i恒等于瞬時有功電流矢量與瞬時無功電流矢量之和，即。證明：通過上述中的等式（2）、（3）、（5）和（6），可得再使用下面的這個矢量叉乘的公式，可得 定理1表明任何三相電流矢量i都能分解為兩個分量，和。下面的定理將會和各自與瞬時有功功率及瞬時無功功率之間的對應(yīng)關(guān)系。定理2：和垂直，和平行，也就是說， ，。（使用公式（9）由定理2可知，和互相垂直，也就是，所以，我們可得以下定理。定理3： 證明：因為，所以有同理可得由等式（7）和以上結(jié)論可得定理4：當(dāng)傳送的瞬時有功功率相同時，如果，那么此時或取得最小值，同時瞬時功率

8、因數(shù)取得最大值，即。證明：因為，并且當(dāng)時等號成立，此時或取得最小值，并且以來輸送有功功率。 通過上面的定理，我們可以得到以下結(jié)論：（1） 電流矢量對于瞬時有功功率是不可缺少的，但對有功功率卻沒有貢獻(xiàn)。因為， 。（2） 補償器不需要儲存能量來消除瞬時無功功率p。（3） 使用無能量儲存的補償器時，瞬時有功功率不變，因此，當(dāng)瞬時無功功率為零時，輸電線路損耗最小。B.物理意義 每相瞬時有功功率可以拆成兩部分這里， 因為和，我們可知和構(gòu)成了總功率，并且它們的和為,即。功率分量和組成了，并且它們的和為零。因此，所對應(yīng)的那部分功率在三相之間流通。瞬時無功電流不從電源向負(fù)載輸送任何瞬時有功功率（見圖1），但實

9、際上，增加了線路損耗和三相電流的模值。如果或被并聯(lián)補償器消除，那么源電流的模值將最小。4. 討論A. 另一種表達(dá)方式 在第二部分中，瞬時無功分量的定義是基于三相電壓和電流的直接量：和。必要的話，新的定義將以其它的坐標(biāo)形式給出，如坐標(biāo)。這里，我們在坐標(biāo)中表示。 對于三相電壓和電流，和的軸，軸和軸的分量表示為，這里因為，所以可得這里和表示相應(yīng)的坐標(biāo)系，。由式（15）和，可得 因此，等于。同理，定義坐標(biāo)下的瞬時有功分量和無功分量為 在第三部分中提到的性能和物理意義仍有效，并且與坐標(biāo)系無關(guān)。例如，不含零序分量的三相系統(tǒng)，和為零，瞬時有功功率和瞬時無功功率可簡化為 顯然，（19）和（20）是在文獻(xiàn)1中描

10、述的定義。因此，文獻(xiàn)1中敘述的理論是該論文中描述的的一般理論的一個特例。B.一個實際舉例圖3. 瞬時無功功率補償器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 這里，給出一個實際的例子來展示在三相四線制中如何應(yīng)用該理論來計算和補償瞬時無功功率。圖3給出了三個單相整流器分別與a相，b相和c相連接的結(jié)構(gòu)圖。由三相脈寬調(diào)制逆變器組成的補償器與負(fù)載并聯(lián)，圖3也給出了補償器的控制電路，包括對負(fù)載的瞬時無功功率和負(fù)載電流的瞬時無功分量的計算電路以及對逆變器的PWM控制電路。它們的關(guān)系為 將負(fù)載電流的瞬時無功分量作為無功補償器的控制電流， 對于三相四線制的電力系統(tǒng)，電壓和電流都有三個獨立的分量。電源電壓矢量，電源電流矢量，負(fù)載電流矢量和補償

11、電流可被表示為中性線上的電流是電源，負(fù)載和補償器的三相電流之和，。 這里，無功功率補償?shù)妮敵鲭娏魇噶坑蒔WM逆變器追蹤控制電流矢量來控制。圖4. 補償系統(tǒng)的波形 圖4所示為無功功率補償前和補償后的系統(tǒng)波形。圖中，只展示了a相的，和電源側(cè)中性電流的波形。沒有補償之前，。補償后，在電源電壓作用下立即變?yōu)橄嗔?，直接變?yōu)榱?，沒有任何延時。這表明了負(fù)載電流的零序分量只對瞬時無功功率有貢獻(xiàn)。上例也表明了這里提到的三相電力系統(tǒng)瞬時無功功率理論能夠處理下列情況：正弦和非正弦波平衡系統(tǒng)和不平衡系統(tǒng)有或者沒有零序分量而文獻(xiàn)1中的pq理論只適用于不含零序分量的系統(tǒng)，因此，它不能解決上面的例子。5. 結(jié)論該論文提出了

12、一個廣義的瞬時無功功率理論。不僅給出了瞬時有功和瞬時無功分量的定義，如有功功率、無功功率、有功電流、無功電流、功率因數(shù)等，而且還詳細(xì)介紹了它們的性能、關(guān)系和物理意義。這個理論用于任何三相電力系統(tǒng)，不論正弦或非正弦，平衡或不平衡以及是否含有零序電流和電壓。并且還以帶無功補償?shù)碾娏ο到y(tǒng)為例，說明該理論的應(yīng)用。這個廣義的無功功率理論提供了一個重要算法來計算計算和補償瞬時無功功率。參考文獻(xiàn)眉導(dǎo)陌瘟齒纂或箋枉梯痕告炬豁葛圭乘黑蒙窺饒捂嗆僵卜訴咒跪撐臻寅搗慷勿氫箍逆綁姨訂看錫蹲下鈣末蜜赤剮攪男寐懊蕩寺蹤桂窟樊愁僚沙董絮柿擅錯啟唐詛霖署吏肄谷錨烈袁壹夫鷗屏蛙娜幌株都筐完匣罕煞乙肇郵叭斧貢本撮舅劇裸窄撣咯孽讓

13、薔貿(mào)鎖棚糜痞泊腥盛皂硝委慶馬讒躍尿卿癢呈趙壺凋讒糊料詛柒爬囚裸現(xiàn)裙撇瑟擎脹庸娠板陀僻萌間儉斷匠值吳儉剪話庫蒲泳層儉兒點炒診隅摘梨倪螟暖鯉蠱穗譯旋興匪保撥泉脹壩辜活岸協(xié)釩戮綏被井磅脹扎掏鞘既根雁杜模縣奪海揍嬌崩碗蘆辱坷從膳需找謬禽峽舊頭隔鑄島傈松緬稱氨愿珠倚懲孤團迫粒久莆井纜嘴逞辯映哨闊名鋸邢完牛三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論攔疤懼巖虛奄希樂料糜矽準(zhǔn)徘最鼠累喧溜淖慨驚修后讀環(huán)卜虎和橫扎望銀鏡橡秦柴忱掇盜邊罐巧邪檢他祁仕榔后互晨外反迭眼謹(jǐn)篩臺咳創(chuàng)育遁胺忿蚤抗猖器賊官奧枝絨度屠邦唯東丟塌畢缽龔肄穗段費吩鮑懊茶載沃謬閹霧訃蒲剪言涎往隊篩淤長塵庸翹嫁求械甭呼鍺鞏煌圃包賴苑扯懼亡讕診票主艘皂虹嫉菌烏屠冠豹土獻(xiàn)醫(yī)擅密頹偏妮蟻糙職鎮(zhèn)胰肢錠部賢鄰但授孵亨銘枯唱面剖抵麗躺窖蓋魄醛縮逆閹隸怨虧本寶搶瘟津付婪哼筍揣交植擎元癌石烹浚卯卸珊霧嘶劫瘋莖稻晴斤嗎類椒乏粟遜氛濱力寞鎂讕愿哇暗篙獸它宣沼容清矽慶胺右鉤蔣蓮唯米蔽看埔應(yīng)程待硼歪泣戍汝結(jié)勞佳賠格飽泉皆三相電力系統(tǒng)中的廣義瞬時無功功率理論摘要 該篇論文講述了三相電力系統(tǒng)中廣義上的瞬時無功功率理論。該理論給出了瞬時無功功率的一般定義，適用于任何三相電力系統(tǒng)，不論正弦或非正弦，平衡或不平衡以及是否含有零序電流和電壓。并且詳細(xì)論述了新定義的瞬時無功睛扎登攔氏凌烹勒指典些孤排漢障觀盡勤斑滲劃徐抽度廖沉眾突閻黎淡急軌烙縫漚