一种电网谐波抑制和无功补偿方法与流程

本发明涉及电网领域，具体涉及一种电网谐波抑制和无功补偿方法。

背景技术：

谐波是电力电子技术的应用的共性问题，由于电力电子技术的应用，使电力系统网络负荷多元化的增加，并由非线性负荷引起电压电流畸变、电压波动和三相负载不平衡等质量。如果在整个静止电能转换电路中所使用的整流设备占全部的百分之七十，其输入特性会给全电力系统网络带来最为严重影响。目前整流器主要为整流方式为以二极管为基础的不可控整流方式和以晶闸管为基础的相控整流。这些整流装置具的不足为：传统的整流器会将电网的畸变电流吸出从而导致整个电网存在谐波污染，整流器件本身的结构特点是具有单向性，造成了器件的直流侧能量不能回馈给电力系统网络，由于整流器件具有完全不可控或者是不完全可控，从而导致功率因数不高，这样大大的降低用电效率。而想提高用电效率，就要补偿无功，增加功率因素。由此，对用电效率的解决方面，科技研究者将目光转移在了谐波抑制方面，伴随着不断前进发展的电力电子技术，在这方面已经取得了一定进展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种电网谐波抑制和无功补偿方法，应用PWM整流器的两种功能(对系统连接点附近的负荷产生的谐波量和无功量进行抑制和补偿)，将PWM整流器和SVC模型进行耦合，构建了一个既实现无功补偿又具有有源滤波器作用的新装置模型，并将实际电网采集的谐波数据作为试验仿真参数，通过仿真实验来对每种运行模式的不同功能进行分析并验证该模型对电网抑制谐波以及无功补偿的有效性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电网谐波抑制和无功补偿方法，将PWM整流器模型和SVC模型进行耦合，构建整流功能模式、整流与无功补偿结合双模式、整流与谐波抑制结合双模式、整流与无功补偿及谐波抑制三种结合模式下的4种仿真模型。

本发明具有以下有益效果：

利用PWM整流器对系统连接点附近的负荷产生的谐波量和无功量进行抑制和补偿的功能，将PWM整流器和SVC模型进行耦合，构建了一个既实现无功补偿又具有有源滤波器作用的新装置模型，并将实际电网采集的谐波数据作为试验仿真参数，通过仿真实验来对每种运行模式的不同功能进行分析并验证该模型对电网抑制谐波以及无功补偿的有效性。

附图说明

图1为本发明的PWM整流器实施下的具体控制方案。

图2为电力系统谐波源仿真模型。

图3为本发明的PWM整流器与SVC模型耦合构建的仿真模型。

图4为本发明对系统电流进行滤波前后的电压波形。

图5为本发明的PWM整流器中的电流变化。

图6为本发明对谐波治理前的频谱分析。

图7为本发明对谐波治理后的频谱分析。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例包括对PWM整流和SVC静止无功补偿的电网谐波抑制及无功补偿方法仿真分析。

1)建立电网谐波抑制仿真模型

在Simulink下建立了仿真模型。如图1所示，仿真模型包括谐波源模块、整流滤波器模块和电力系统电路模块，由于谐波源在仿真模型中的主要作用是产生谐波电流，并仅与其工作条件和电压有关，对整个系统的阻抗影响较小。所以在这里谐波源等效为一个恒定电流源并且其内阻无穷大。如图2所示，谐波源由9个AC电流源组成，并且每条支路的值对应着各次谐波的电流值。此外，在本构成中还存在一个非常关键的元件即并联了一个电阻，其阻值为1000欧姆。因为恒流源其内阻阻值为无限大，但在本仿真环境下采用的元件库中的AC电流源则是无内阻值的。根据分析文献材料可知谐波源不能工作在无内阻值的工况。所以这个电阻的存在尤为重要。将PWM整流器与SVC模型耦合构建的仿真模型见图3。

2)电力系统谐波仿真结果

图4是滤波前后的运行系统电压仿真对比结果。从图中可知此时选择在0.5s时刻整流器开始工作，此时的谐波电压发生变化，其波形得到较为显著的改善，并更为接近正弦。图5则是同样以0.5s时刻为动作时间，随PWM整流器投入使用前后的整流器中所流过的电流变化情况。不难看出未开始工作时的整流器中流过的电流波形为完全理想的正弦。而在0.5s后整流器投入使用，根据前面的设计原理此时整流器中就开始产生用于抑制此时电网谐波的电流量。图6表示0.05s前未经过谐波抑制时的电压波形，图7表示0.05s后开始谐波抑制时的电压波形。由图6可以看出，在对谐波进行抑制处理前，其电压幅值为360.9V，但此时的总谐波失真值却达到了10.6％，是国标(GBT/14549-93)中关于谐波电压的畸变率上限5％的两倍多。从图7可以看到在进行谐波抑制处理后的波形其THD未超过国家相关标准中的畸变率上限，仅为4.88％，符合国家要求，这样也进一步证明本方法具有合理，可靠，可使用的特点以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。