三相电路瞬时无功功率理论首先1983年由赤木泰文提出,此后该理论经不断研究逐渐完善。赤木最初提出的理
谐波抑制
3、被动治理：外加谐波源，阻碍谐波源产生的谐波注入电 网，或者阻碍电力系统的谐波流入负载端。主要措施有： 采用无源滤波器PF； 采用有源滤波器APF。
2.1 滤波技术
主动型的谐波抑制方法代表了电力电子技术的发展 方向，而被动型的谐波抑制方法则是安装滤波器。滤波 器可分为无源滤波器和有源滤波器。 1、 无源滤波器 无源滤波器（Passive Filter，简称 PF）利用电感、电 容元件的谐振特性，在阻抗分流回路中形成低阻抗支路， 从而减小流向电网的谐波电流，这种方法既可补偿谐波， 又可补偿无功功率，而且结构简单，成本较低，技术成熟， 一直被广泛应用。但存在以下难以克服的缺陷： 滤波性能受系统参数影响较大； 只能抑制按设计要求规定的谐波成分。
该方法进行谐波分离时，稳态时检测误差较小。
谢谢！
尺度a 频域
时窗
频窗
时域
图 3-2 小波变换的视频窗
3.3 基于鉴相原理的谐波检测法
所谓鉴相是利用乘法器及低通滤波器提取两 个输入信号相位差的信息，如图 3-3 所示。
图 3-3 鉴相原理示意图
u1 (t ) 2U 1 cost u 2 (t ) 2U 2 cos(t )
3.4.2 p、q 运算方式
图 3-6 p、q 运算方式原理图
3.4.3 ip、iq 运算方式
PLL
图 3-7 ip、iq运算方式原理图
3.4.4 谐波检测方法的仿真
为了验证 ip、iq运算方式谐波检测方法的可行性，利用 Matlab/Simulink 软件进行仿真，谐波检测模块如图所示。 仿真参数：
不能对谐波实现动态补偿。尤其是对于谐波次数经常变化 的负载滤波效果不好； 与电力系统发生串并联谐振。造成电压畸变而产生附加的 谐波电流流入无源滤波器，使该次谐波分量放大，使电网供 电质量下降； 体积大，损耗多。 为解决无源滤波器的局限性，有源电力滤波器应运而生。
基于PQ法的谐波电流与无功电流检测方法设计
基于PQ法的谐波电流与无功电流检测方法设计作者：翟文鹏李嗥来源：《科技视界》 2013年第26期翟文鹏李皞（河南登封市电业〈集团〉有限公司，河南登封 452470）【摘要】抑制谐波和提高功率因数是涉及电力电子技术、电气自动化技术和电力系统的一个重大课题。
本文首先对谐波的危害进行了简述，分析了谐波的定义，重点讨论了三相瞬时无功功率理论，并对以此为基础的谐波电流检测法PQ法进行了理论分析和仿真验证。
【关键词】功率因数；谐波抑制；瞬时无功功率0 引言电力电子技术在推动电力系统发展，灵活高效地利用电能的同时，其设备又成为电力系统中最主要的谐波源，同时消耗无功功率[1-2]。
谐波的危害是多方面的，主要体现在：1）对供配电线路的危害：主要是影响线路的稳定运行和电能质量；2）对电力设备的危害：包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害；3）对用电设备的危害：包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。
4）对人体和电力测量准确性的影响：目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。
谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害，被公认为电网的危害和人体生命的杀手。
1 电力谐波的定义目前国际普遍定义谐波为：谐波是一个周期电气量正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍[3]。
以正弦波电压为例，可以表示式（1）：式中U是电压有效值，θ是初相角，ω是角频率，T为周期；对于周期为T的非正弦波信号，在满足狄里赫利的条件下，可分解为如式（2）的傅立叶级数。
PQ法的理论基础是三相瞬时无功功率理论。
三相电路瞬时无功功率理论最早在1983年由赤木泰文提出，它是以瞬时实功率P和瞬时虚功率Q的定义为基础。
该理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统的定义了瞬时有功功率、瞬时无功功率等瞬时功率量。
当需同时用于补偿谐波和无功时，只需断开图3中计算q的通道即可。
配电网中磁控电抗器的无功补偿控制方法探讨
图２ ｉ ｐ —ｉ 检测 法原理 图
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排 １ （ １ ）
２ Ｌ ｉ ｃ
￣ ｏ ｎ ｇ ｙ ｌ Ｊ ｉ ｓ ｈ ｕ 三 兰 兰 茎 置
嘲一 嘲 ［ 一 二 蚴
２ － ２ 双 电 流 闭 环 的 无 功 补 偿 控 制 方 法
Ｋ 、 Ｋｎ 为 内环 ＰＩ 控制系数 ； Ｋｐ ２ 、 Ｋ 为外 环 Ｐ Ｉ 控制系数 。
力用户 ， 功率 因数为 ０ ． ９ ０以上” ， 在 配 电 网中基 于磁控 电抗 器 进行 无功补偿 能够实现感性无功功率 的连续 跟随调 节 ， 保 证系 统功率因数维持在 合格 水平 ， 不受 负荷 波动 的影 响 ， 同时 具有
响应速度快 、 无功容量大的优点 在配 电网中， 根据瞬时无 功 功率 补偿 理论 ， 采 用 一 。 检 测法将系统侧三相 电流 的周期量 变换 为两相稳 态量 ， 通过 电流 内环直接对稳态量 进行无 功补 偿控 制 以及 电流 外环 进行磁 控 电抗器无 功补偿 电流控制的双 电流闭环控制方 法 ， 有利 于减少 控制过程的波动 ， 从而缩短无 功补偿 的暂 态过程 时间 。基 于磁 控电抗器的无功补偿双电流闭环控制 方法示意 图如 图 ３所示 。
中， 同时将 ｄ轴与 电压保持 同相位 ， 则 可得 到电流 的有 功分量 ｉ 和无 功分量 ｉ 。ｉ 一ｉ 检 测法 的变换过 程如 图 ２所示 ， 变 换
矩 阵如 式 （ １ ） 、 （ ２ ） 所示 。
２ 磁控电抗器的无功补偿控制方法
２ ． １ 瞬 时 无 功 功 率 理 论 与 无 功信 号 的检 测
配电 网中无 功补偿 应用 的控 制方法 。 关 键词 ： 磁控 电抗 器 ； 无 功补偿 ； 瞬 时无 功功率 理论
SVC无功信号检测方法的实现
（） １
ｉ＝ ∑［．ｎｎ ・ ＋ ｌ＋ ・／） ，ｓ （ｏ ｔ ２一 ・／）． 。 １ｓ （ｏ ｔ ２ ￣３ ＋２ｉ ｎ ・＋ ２ ａ３］ １ｉ ｔ ｒ ｎ ｔ ｔ
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陕西理工学院学报 （ 自然科学 版）
第２ ４卷
１ ＃１ ｌｌ ｂｌ
●
ｌ波频率为 ∞ ， ，表示负荷电流有效值 ， 取三相电力负荷的Ａ相 电压初相角的零点为电流采样起始点 ， 当 用 表示电流初相角时 ， 电力负荷 的三相电流 ｉ ， 表示为 ： 。 ｉ ，
图 １为采用 ￡ ｉ法 检 测基 波正 序有 功 电流 的原理 图 ， 中下 标 ，表 示 基 波 分 量 ， 先 ， 一 其 首 为消 除 电压
畸变对检测的影响 ， 采用锁相环和正余弦发生器来获得与三相电压基波分量同相位的正余弦信号 ， 然后 得到 ， 经低通滤波器 Ｌ Ｆ后得到 ， 的直流分量 ， ， Ｐ 由于基波正序有功 电流分量只与有功电流的直
２ ０ 年 ９月 ０８ 第２ ４卷第 ３期
陕 西 理 工 学 院 学 报（ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈａｘ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｔｃ ｎｌ ｙ（ ａ ｒｌ ｃｅｃ ｄ ｉ ） ｏｒａ ｏ Ｓ ａｎｉ ｎ ｅｓｙ ｆ ｅｈｏ ｇ Ｎ ｔ ａ ｉｎｅＥ ｉｏ ｖ ｉ ｏ ｕ Ｓ ｔｎ
ｉｉ ， －运算方式采用电压中的参考正余弦信号来代替 Ｐｑ运算方式 中的电压信号 ， — 为此 ， 在三相电力系统
中， 运用 ｉ ｉ运算方式只需检测一相电压信号和三路 电流信 号。本 方法不受 电压畸变的影响 ， ｐ — 可以精 确检测公共联接点处负载的基波正序有功电流 ， 从而得到精度较高的 Ｓ Ｃ控制信号。 Ｖ
瞬时无功功率理论在配电网电能质量控制中的应用
・ ６ ｌ・
瞬时无功功率理论在配电网电能质量控制中的应用
周 敬 尧
（ 国网浙江杭 州市余杭 区供 电公 司， 浙江 杭 州 ３ １ １ １ ０ ０ ） 摘 要： 随着社会 经济的发展 ， 电力生产方式逐 渐打破 了原有 的计划 经济体制 ， 朝 着市场经济体 系转变。 在 电力 市场条件下 ， 供 电作为 种商业性服务 ， 而电能则是一种 商品 ， 它 同其他 的商品一样都存在 着质量属性。在社会飞速发展的今天 ， 人 们对电能质量要求不断的提 升使得 电力企业工作人 员越来越重视 配电网电能质 量的控 制。与此 同时逐渐剔除 了顺势无功功 率的应 用理论 ， 经过 多年 的应 用， 这一技 术 也 取 得 了一 定 的 工 作 成 果 。 关键词： 电能； 供 电企业 ； 配电网； 瞬时无功功 率理论 在过去多年的社会发展中， 电力电子设备的使用增长非常迅速， 这就 都是极为关键的， 都是与整个公式宙 怠相关的内容。 ２ ２卒 回路和． 监测电流分析 使得电力工业中无功功率需求量不断的增加 ，同时也引起了许多的负面 影响， 如电磁波干扰、 谐波污染等。随着 ＾ 们生活水平和生活资料要求的 在目 前的工作中， 通常在工作中都是以系统的给出三相非线性负载， 不断提高 ， 配电网电能质量也越来越受到人们的重视。为了改善电能的质 是一个由三相脉冲宽度调制的逆变器构成的有源滤波器与负载进行并 从而利用公式 研究 ， 从而屎证工作的Ｉ 讯Ｊ 进行。在当前的三相电 量， 需要我们及时的对电力系统的测量和校正进行优化， 从根本 Ｅ 解决电 联 ， 能质量问题 ， 以保证供电企业的可持续发展。 流系统工作中， 其中主要 的含零 序分量可以分为 ： ｉ ａ 、 ｉ ｂ 、 ｉ ｃ 。 ２ ３ 电能 员 佥测标准 １电能质量 慨述 电力行 业伴随着社会经济体制的完善和市场经济的发展而呈现出商 由于公用电网中的谐波 电压和谐波 电流对用电设备和电网本身者 哙 品化态势 ， 在这种时代背景下， 电能已成为一种商品， 也具备着同其他普 造 艮 大的危害 ， 世界许多国家都发布了限制电网谐波 的国家标准 ， 或由 通商品—样 的质量属性。 在人』 门 生活水平不断提高的今天， 电能质量越来 规定。制定这些标准和规定的基本原则是限制 把电网谐波电压控制在允许范围内， 使接在 越受到人们的重视 ，如何科学的保证电能质量已成为供电企业管理 人员 谐波源注入电网的谐波电流 ， 研究的核 内容。 电网中的电气设名免受谐波干扰而能正常工作。由于电子技术， 特别是数 １ ． １电能质量概念 字电子技术的进步 ， 己有许多仪器能剐 趔 ｝ 彳 ＝ ＝ 的测量 ， 提供必需的 为谐 斤 工作提供了有利的条件 。 所谓的电能质量主要指的是电网中各点电压、电流以及电阻的增幅 信息 ， 与变形睛况， 它是否在应有控制力度的基础上进行完善， 它的优劣直接取 ２ ． ４控制策略 决于 电网结构与负荷： 两方面要求。 随着电力电子技术的发展， 电力系统因 并联型有源滤波器（ Ａ Ｐ Ｆ １ 产 的补偿电流应实时跟踪其指令电流的变 要求补偿电流发生器具有很好的实时 陛， 因此本文的电流控制采用跟 为非线『 生负 荷的影响而出现了许许多多的问题 ，这些非线陛负荷问题的 化 ， 存在严重的影响着供电质量， 甚至引发三相不平衡问题。 这些问题不仅造 踪型 Ｐ ＷＭ控制方式。 目 前应用于有源电力滤波器的电流跟踪控制电路一 成电能质量受到影响， 甚至是影响到人们的生活和工作。 为此在 目 前的社 般采用两种策： 三角波脉宽调制电流控制和滞环比较电流控制法。 前者的 会发展中， 电能贡量问题的研究越 Ｅ 越受到人们的重视。 优 点是开关频率固定 、 控制简单、 动态响应好 ， 钝 是开关损耗大、 存在高 ｌ ２ 电能质量 问题 淅 频畸变分量和高频失真 、 精度低 、 在大功率应用中受到限制 ； 而后者的优 在当今衬 泼展 中， 电能质量的不同所引发的供电成本也不断 Ｅ 升， 点是实现较简单 、 动态响应 决、 对负载适应能力强 ， 缺点是开关频率不固 只有供电价格与供 电质量科学 的联系起来 ， 才能够建立—个科学 、 完善 、 定、 易产生过大的脉动电流和开关噪声 、 开关频率 、 响应速度和电流跟踪 合理 的市场， 从而为供电事业的发展做出应有的贡献。 供电质量作为电力 精度受滞环宽度影响。由于本文的研究对象是配电网， 有源滤波器的容量 企业和供电管理部门工作人员研究的焦 眍，是对 人 民生活提供基础 不是很大， 所以采用改进的三角波脉冲宽度调制电流控制策略。 经仿真证 具有彳 艮 女 子 的跟踪补偿效果。 资源的主要方式， 同时保证供电质量对于促进社会发展、 保证社会安定 、 明， 实现小康社会有着重要的意义。在当前的工作中， 电能质量问题主要指的 在公式的选择 匕 ，在这里是通过对同时补偿谐波电流和无功电流为 是 电流 、 电压因为增幅、 增值 、 频率预汁波形变化而产生的供电变动， 它通 主进行控制 ， 它在选择的过程中都是采用综合性工作进行， 同时在输入电 常都是以电压偏差、 频率偏差、 谐波含量以及电压平衡等指标来进行衡量 流的线路上都是以综合陆管理为主控制的。但是在主电路电力开关高频 的。 通断的过程中， 会产生其工作频率附近也经常会出现谐波很大的变动， 这 ２瞬 时无功功率 理论分析 动问题的存在陡 ． 口二 ｆ ｛ 迅 口 困难。 结束语 三相电路瞬时无功功率理论由日 本学者赤木泰文最先提出，理沦打 破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统的定义了瞬时有功功率 Ｐ 、 本文将广义的瞬时无功功率理论用在配电网的电能质： 量控制上。文 瞬时无功功率 ｑ 等瞬时功率量 ， 后 人发展了这套理论， 提出了瞬时有功电 中介绍了瞬时电流和瞬时功率的定义 ，提出了适用于三相四线制配电网 流ｉ ｐ 、 瞬时无功电流 ｉ ｑ 等瞬时量 ； 以瞬时无功功率理论为基础， 可以得 出 的电流检坝 ４ 方法 ，并且采用三角波脉冲宽度调制的电流控制策略来控制 用于有源电力滤波器（ Ａ Ｐ Ｆ ） 的谐波和无功电流实时检测方法， 此方法在工 有沥麟 的输出。仿 靴 明了所 的正瞻陛。 参考 文献 程应用 中受到了极大 注 。 Ｚ １瞬时功率分析 ［ １ ） 魏磊， 张伏生耿 中行等． 基于瞬时无功功率理论的电能质量扰动检测、 定 丁 ｌ 电网技术 ＇ ２ ０ ｏ ４ ｛ ｏ 在 目前的 ｝ 土 会经济发展中， 瞬时无功功率理在分析的过程中， 通常都 位与分类方 法Ｉ 是采用电压向量、 电压电流向量 、 负载电流向量来进行控制的 ， 其在工作 圈蒋平， 王宝安， 赵剑锋 配电网串并联复合有源电力滤波器的仿真研究 电 的过程中具体计算定 义 如下 ： 力 系统 自 动化 ２ ｏ ｏ ２ （ １ 翻武小梅 栗颂东， 文福拴 瞬时无功功率理论在 配电网电能质量控制中的 应用 电力 系统保护与控制２ ０ ０ ９ ５ ． ＝
单相级联APF谐波与无功电流检测的研究_雷霄
单相级联A PF 谐波与无功电流检测的研究雷霄,郭春林,徐永海(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京102206) 摘要:瞬时无功功率理论在三相电路谐波和无功电流检测中得到了广泛的应用,该理论也适用于单相电路。
对基于该理论的检测方法之一即构造两相电流分量的方法进行了详细的推导,针对现有方法中的不足进行改进,新增了单独的无功电流检测环节,并给出了准确获得各电流量的关键算法。
在采用该检测方法的同时,将10个H 桥级联的拓扑结构应用于单相A PF ,运用倍频载波移相调制技术和电流PI 控制实现A PF 的功能。
大量的仿真分析证明了提出的检测方法的正确性和有效性,A PF 接入系统后的仿真结果表明该装置能够很好地完成谐波及无功电流的补偿功能。
关键词:瞬时无功功率;谐波;无功电流;检测与补偿;级联中图分类号:TM744 文献标识码:AStudy on Detection Method of H armonic and R eactive Current for Single Οphase APFL EI Xiao ,GUO Chun Οlin ,XU Y ong Οhai(Key L aboratory of Power S ystem Protection and D y namic S ecurit yMonitoring and Cont rol of M inist ry of Education ,N orth China Elect ric Power Universit y ,B ei j ing 102206,Chi na )Abstract :The instantaneous reactive power theory has been widely used in harmonic and reactive current detection in three Οphase system.It is also applicable for single Οphase circuit.After a detailed analysis to the shortages in the existing method of constructing two Οphase system based on the foregoing theory ,some im 2provements were presented.A new channel for detecting reactive current was proposed and the key algorithm to obtain the important current components was presented too.With this detection method ,the cascaded to 2pological structure of 10H Οbridges was applied in single Οphase APF.The method of two times f requency car 2ried phase Οshifting SPWM and PI current controller were used to realize the f unction of A PF.The simulation results prove the correctness and effectiveness of the proposed detection method.The simulation results as A PF connecting to the system indicate that with these control methods the proposed A PF can achieve the com 2pensation of harmonic and reactive current commendably.K ey w ords :the instantaneous reactive power ;harmonic ;reactive current ;detection and compensation ;casca 2ded 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAA12B03);高等学校学科创新引智计划项目(B08013) 作者简介:雷霄(1985-),男,硕士研究生,Email :leixiao100@1 引言有源电力滤波器(A PF )具有能够实现动态连续实时补偿,不受电网元件影响等特点,在抑制谐波、提高电能质量方面显示了强大的生命力,其性能好坏与它采用的谐波电流检测方法有很大关系。
瞬时无功功率实时谐波检测
p = 3EI 1 cos ϕ1 q = −3EI 1 sin ϕ1
∞ ~ p = 3E ∑ I n cos[(1 m n)ωt m ϕ n ] n =2 ∞ ~ q = ±3E ∑ I n sin[(1 − n)ωt − ϕ n ] n =2
重要结论：直流部分是由基波电流产生的， 重要结论：直流部分是由基波电流产生的，交流部分 是由谐波电流产生的。 是由谐波电流产生的。 如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算， 如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算， 可以得到α－ 坐标下基波电流， 坐标下基波电流 可以得到 －β坐标下基波电流，进而得到三相坐标 下的基波电流。 下的基波电流。
i a v iα i = = C 32 ib iβ i c
C 32 =
2 1 0 3
−1 2 −1 2 3 2 − 3 2
（式1）
• 在α－β坐标平面上，可以用旋转电压矢量e和电流矢量i分别表 示：
e = eα + eβ = e∠ϕ e i = iα + iβ = i∠ϕ e
瞬时无功功率理论及谐波检测
0、引言
• 三相电路瞬时无功功率理论1983年由赤木 泰文提出，自提出以来，在许多方面得到 了成功的应用。该理论突破了传统的以平 均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬 时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。 • 以该理论为基础，可以得出用于APF的谐波 和无功电流实时检测方法，并在实际中得 到了成功的应用。
eα 2 2 iα eα + eβ i = e β β 2 2 eα + eβ
2 2 eα + eβ p eα q − 2 2 eα + eβ eβ
基于PQ法的谐波电流与无功电流检测方法设计
科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界0引言电力电子技术在推动电力系统发展,灵活高效地利用电能的同时,其设备又成为电力系统中最主要的谐波源,同时消耗无功功率[1-2]。
谐波的危害是多方面的,主要体现在:1)对供配电线路的危害:主要是影响线路的稳定运行和电能质量;2)对电力设备的危害:包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害;3)对用电设备的危害:包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。
4)对人体和电力测量准确性的影响:目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确。
谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁,给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害,被公认为电网的危害和人体生命的杀手。
1电力谐波的定义目前国际普遍定义谐波为:谐波是一个周期电气量正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍[3]。
以正弦波电压为例,可以表示式(1):式中U是电压有效值,θ是初相角,ω是角频率,T为周期;对于周期为T的非正弦波信号,在满足狄里赫利的条件下,可分解为如式(2)的傅立叶级数。
u(t)=2√U sin(ωt+θ)(1)u(ωt)=a0+∞n=1∑a n cos nωt+b n sin nωt()(2)式中:a0=12π2π0∫u(ωt)d(ωt),a n=1π2π0∫u(ωt)cos nωtd(ωt),bn=1π2π0∫u(ωt)sin nωtd(ωt)。
频率与工频相等的分量称为为基波,频率是基波频率大于1的整数倍的分量称为谐波,其频率为基波频率的整数倍。
2基于PQ法的谐波电流和无功电流检测设计2.1三相瞬时无功功率理论图1琢茁坐标系中的电压,电流矢量PQ法的理论基础是三相瞬时无功功率理论。
三相电路瞬时无功功率理论最早在1983年由赤木泰文提出,它是以瞬时实功率P和瞬时虚功率Q的定义为基础。
一种新的有源滤波器设计方法
Ｋ ｅ ｏ ｄ ｈ ｒ ｎｃｉ ｒｖ ｍｅ ｔａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｌ ｒ ｉｓａ ｔｎ ｏ ｓｒａ ｔ ｅｐ ｗｅ ｅ ｒ ｓｍｕｉｋ ｙ ｗ ｒ ｓ： ａｍｏ ｉ ｍｐｏ ｅ ｎ ； ｃｉ ｏ ｒｆ ｔ ；ｎ ｔｎ ａ ｅ ｕ ｅ ｃｉ ｏ ｒｔ ｏｙ；ｉ ｌ ｖ ｉ ｅ ｖ ｈ ｎ
１ 引 言
随着 电子 技术 的 发展 ， 种 电力 电子 装 置 广 泛 地 各
在实际功能还是在运行效率上都有了明显的改善。
２ 三相 电力 系统瞬 时无功功率理论
三 相 电路 瞬时 无 功功 率 理 论 首 先 于 １８ ９３年 有 赤 木 泰文 提 出 ， 此后 该 理论 经 不 断 研 究 不 断研 究 逐 渐 完 善 。赤 木最 初提 出的理论 亦称 ｐ 理 论 ， 以瞬 时实 功 ｇ 是 率 Ｐ和瞬 时 虚 功率 ｑ的定 义 为 基础 。在此 基 础 上 ， 相 关 学者 又提 出 了 以瞬 时 有 功 电流 ｉ 和 瞬 时 无 功 电流 。
摘
要： 简要 介 绍有 源 电力滤波 器 的分 类 和各 类 型 滤 波 器各 自的原 理 和特 点 ， 点分 析 了并 联 型 有 源 电 力 滤波 重
器 。提 出一种新 的有 源 滤波 器设 计 方法 。最后 利 用 Ｍａｌ ／ ｉｕｉ ｔｂ Ｓｍ ｌｋ下的 Ｐｗ ｒ ｓ ｍｓｂｏｋｅ 建 立 了并联 型有 ａ ｎ ｏ ｅｓ ｔ ｌ ｓｔ ｙｅ ｃ 源 电力滤 波器 的仿 真模 型 ， 出 了仿真 试验 结果 。 结果验 证 了理论 分析 的准确性 ， 明该 并联 型有 源 电力 滤波器 给 表
瞬时无功功率理论概述
三相电路瞬时无功功率理论由日本学者赤木泰文最先提出，理论打破了传统的以平均值为基础的功率定义。
系统的定义了瞬时有功功率p、瞬时无功功率q等瞬时功率量，后人发展了这套理论，提出了瞬时有功电流ip、瞬时无功电流iq等瞬时量；以瞬时无功功率理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器（APF）的谐波和无功电流实时检测方法，此方法在工程应用中受到了极大关注。
但是传统的功率理论是建立在平均值基础上的，所有与之有关的矢量分析与理论计算都基于以下两点:l)相互作用的两个矢量频率相等;2)电压和电流在一个完整的周期内符合正弦波波形且所有周期内波形完全一致。
于是，对于需要动态、快速地跟踪补偿谐波或无功功率的场合，传统的功率理论已经不再适用，而日本学者赤木泰文(Akagi)提出的瞬时无功功率理论适应了现代电力电子技术的发展，得到了很好的应用。
_。
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三相电路瞬时无功功率理论首先1983年由赤木泰文提出，此后该理论经不断研究逐渐完善。
赤木最初提出的理论亦称pq 理论，是以瞬时实功率p 和瞬时虚功率q 的定义为基础，其主要的一点不足是未对有关的电流量进行定义。
下面将要介绍的是以瞬时有功电流p i 和瞬时无功电流q i 为基础的理论体系，以及它与传统功率定义之间的关系。
设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为a e 、b e 、c e 和a i 、b i 、c i 。
为分析问题方便，把它们变换到βα-两相正交的坐标系上研究。
由下面的变换可以得到α、β两相瞬时电压αe 、βe 和α、β两相瞬时电流αi 、βi
⎥⎦⎤⎢⎣⎡e e βα⎥⎦⎤⎢⎣⎡i i βα式中=32C 在图6-1 e e e α+=i i i βα+=式中，e 【定义 cos i i p =ϕsin i i q = （6-6）
式中，i e ϕϕϕ-=。
βα-平面中的p i 、q i 如图6-1所示。
【定义6-2】三相电路瞬时无功功率q （瞬时有功功率p ）为电压矢量的模和三相电路瞬时无功电流q i （三相电路瞬时有功电流p i ）的乘积。
即
p ei p = （6-7）
q ei q = （6-8）
把式（6-5）、式（6-6）及i e ϕϕϕ-=代入式（6-7）、式（6-8）中，并写成矩阵形式得出
⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡βαβααβ
βαi i C i i e e e e q p pq （6-9） 式中⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-=βββα
e e e e C pq 。
把式（6-1）、式（6-2）代入上式，可得出p 、q 对于三相电压、电流的表达式
a a i e p +=([q =3
1从式（【定义q i （瞬i i p p α=i i p p β=i i q q α=i i q q β-=图6-1从定义3（1） 2
22p p p i i i =+βα （6-13a ）
222q q q i i i =+βα （6-13b ）
αααi i i q p =+ （6-14a ）
βββi i i q p =+ （6-14b ）
上述性质（1）是由α轴和β轴正交而产生的。
某一相的瞬时有功电流和瞬时无功电流也可分别称为该相瞬时电流的有功分量和无功分量。
【定义6-4】α、β相的瞬时无功功率αq 、βq （瞬时有功功率αp 、βp ）分别为该相瞬时电压和瞬时无功电流（瞬时有功电流）的乘积，即 p e e e i e p p 222β
ααααα+== （6-15a ） p e e e i e p p 222βαββββ+== （6-15b ）
e e 从定义（1）（2）【定义电流q i α、即
=⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡cp bp ap C i i i =⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡cq bq aq C i i i 式中C 23=把式（6-12）代入式（6-18）、式（6-19）中得
A
p e i a
ap 3= （6-20a ） A p e i b bp 3= （6-20b ） A
p e i c cp 3= （6-20c ） ()A q e e i c b aq -= （6-21a ）
()
A
q e e i a c bq -= （6-21b ） ()A q e e i b a cq -= （6-21c ） 式中()()()()
a c c
b b a
c b a a c c b b a e e e e e e e e e e e e e e e A ---++=-+-+-=2222222 从以上各式可得到如下性质：
（1）0=++cp bp ap i i i （6-22a ）
0=++cq bq aq i i i （6-22b ）
（2）ap i bp i + cp i +【定义i e p ap a a =i e p bp b b =i e p cp c c =i e q aq a a =i e q bq b b =i e q cq c c =定义6-6（1） p p p p c b a =++ （6-26）
（2） 0=++c b a q q q （6-27）
传统理论中的有功功率、无功功率都是在平均值基础或相量的意义上定义的，它们只适用于电压、电流均为正弦波时的情况。
而瞬时无功功率理论中的概念，都是在瞬时值的基础上定义的，它不仅适用于正弦波，也适用于非正弦波和任何过渡过程的情况。
从以上各定义可以看出，瞬时无功功率理论中的概念，在形式上和传统理论非常相似，可以看成传统理论的推广和延伸。
下面分析三相电压和电流均为正弦波时的情况。
设三相电压、电流分别为
t E e m a ωsin = （6-28a ）
()2sin πω-=t E e m b （6-28b ）
()32sin πω+=t E e m c （6-28c ）
()ϕω-=t I i m a sin （6-29a ）
()2sin πϕω--=t I i m a （6-29b ）
()2sin πϕω+-=t I i m a （6-29c ）
利用（
=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡E e e βα=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡βαI i i m 式中m E 2把式（2
3m E p =
23m E q =令E E =3EI p =3EI q =率p 把式（t I i m p ωϕαsin cos 2= （6-24a ）
()2sin sin 2πωϕα-=t I i m q （6-24b ）
比较上式和式（6-31）可以看出，α相的瞬时有功电流和瞬时无功电流的表达式与传统功率理论中a 相电流的有功分量和无功分量的瞬时值表达式完全相同。
对于β相及三相中的a 、b 、c 各相也能得出同样的结论。
由上面的分析不难看出，瞬时无功功率理论包容了传统的无功功率理论，比传统理论有更大的适用范围。