本科生毕业论文(设计)题目电力系统谐波检测算法分析学生姓名学号学院电子与信息工程学院专业电子信息工程指导教师二Ｏ一九年五月二十日目录1 绪论 (3)1.1 谐波检测的目的及意义 (3)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)1.3 课题研究内容 (4)2 电力系统谐波简介 (4)2.1 谐波的基本概念 (4)2.1.1 什么是谐波 (4)2.1.2 谐波的表示方法 (5)2.1.3 谐波的特征量 (6)2.2 谐波产生的原因 (6)2.3 谐波的危害 (7)2.4 电力系统谐波检测方法 (7)3 基于瞬时无功功率的电力谐波检测技术 (8)3.1 传统功率理论 (8)3.2 三相瞬时无功功率 (9)3.3 p-q谐波检测法 (11)3.4 ip-iq谐波检测法 (12)3.5 d-q谐波检测法 (13)4 改进型ip-iq谐波检测法 (14)4.1 调节LPF截止频率 (14)4.2 增加PI调节器 (15)5 仿真与分析 (16)5.1 MATLAB简介 (16)5.2 仿真模型的建立 (17)5.2.1 p-q谐波检测法仿真模型 (17)5.2.2 ip-iq谐波检测法仿真模型 (20)5.2.3 d-p谐波检测法仿真模型 (23)5.2.4 改进型ip-iq谐波检测法仿真模型 (24)5.3 仿真实验 (25)5.4 波形分析 (29)5.5 本章小结 (29)6 总结 (30)参考文献 (30)致谢 (33)电力系统谐波检测算法分析摘要：本篇论文，旨在针对电力系统谐波所涉及的算法检测过程，进行相对深入的细致研究。
其中，本文着重于针对以三相瞬时无功功率理论为基础，而积极构建出的谐波电流检测算法，进行科学合理的综合探究，并深入阐述基于该理论的p-q、i p−i q、d-q这三种算法的原理，并在MATLAB平台上构建相应仿真系统，验证三种算法的可行性，对比三种算法的优劣，其中i p−i q算法检测谐波时更加精准迅速，适用范围更广，通过借助PI调节器以及更改LPF的参数，改进其中的i p−i q算法，进一步增加其谐波检测的精准度，实验结果表明，改进后的i p−i q 算法在检测精度上，较改进之前而言有较大提高。
关键词：谐波检测；瞬时无功功率； p-q；i p−i q； d-q；Analysis of Harmonic Detection Algorithms in Power SystemWu PeihuaSchool of Electronic & Information Engineering, NUIST, Nanjing 210044, ChinaAbstract:This paper studies the algorithm detection of harmonics in power system, focuses on the harmonic current detection algorithm based on three-phase instantaneous reactive power theory, and introduces in detail the principles of the three algorithms based on the theory of p-q, i_p-i_q and d-q. A corresponding simulation system is built on the platform of MATLAB to verify the feasibility of the three algorithms and compare the advantages and disadvantages of the three algorithms. Among them, i_p-i_q algorithm is used to detect harmonic currents. When measuring harmonics, it is more accurate and fast, and its application scope is wider. By using PI regulator and changing LPF parameters, the i_p-i_q algorithm is improved to further improve the accuracy of harmonic detection. The experimental results show that the improved i_p-i_q w u has a greater improvement in detection accuracy than before.Key words: Harmonic Detection；Instantaneous reactive power；p-q；i p−i q； d-q；1 绪论1.1 谐波检测的目的及意义在电力系统中，由于存在非线性负荷，它会导致电压和电流的波形发生畸变，电网中会出现大量的谐波，这样一来，电能质量就会下降。
但是，由于多样化非线性负荷被人类频繁应用，故而在当前时期，电力系统中所蕴含的谐波问题愈发显著，不利于电力系统的安全经济运行。
当面对众多谐波问题时，尤为关键的步骤即为谐波检测。
从本质上而言，谐波检测可以达到下述功能：（1）提高电能的生产、传输、利用的效率，保护电力设备；（2）维护继电保护以及各类自动装置的安全稳定运行，有效预防电能计量发生混乱现象；（3）谐波实则为现今极为普遍的电力污染，检测谐波治理谐波，可响应“绿色电力电子”的号召，有效保护人们赖以生存的生活环境。
综上可知，若针对电力系统，进行科学得当的谐波检测和分析有着非常大的必要性和意义。
1.2 国内外研究现状及发展趋势自20世纪20年代起，全球学者纷纷关注于电力系统当中所蕴含的谐波污染问题。
在此期间，西方发达国家德国曾经由于使用静止汞弧变流器，而引发电力系统出现电流以及电压的畸变现象。
1945年，国外学者J.C.Read，曾经最早针对变流器当中所含有的谐波问题，进行相对深入的细致研究，并据此发表针对性的学术论文。
直至20世纪50年代，因为高压直流输电技术逐步获得相对稳定的蓬勃发展，故而该学者又针对电力系统当中所蕴含的谐波问题，发布数量性的相关论文。
在此之后，国外学者E.W.Kimbark特意在著作中针对这些论文，进行合理的归纳总结。
20世纪70年代，由于全球电子电力技术日益获得相对稳定的迅猛发展，故而由于谐波而引发的一系列问题愈发凸现出来。
全球权威机构曾据此数次举行学术会议，并且绝大多数国家均为其制定针对性的相关标准，以此来约束谐波的迅猛发展。
对于中国而言，其针对谐波问题所进行研究的时间并不长。
1988年，中国学者吴竞昌，曾经出版《电力系统谐波》，为中国学者在后期研究一系列的谐波问题提供有力的理论支撑。
与此同时，中国学者荣建刚等，曾经针对国外学者J.Arrillage所著的《电力系统谐波》一书，进行措辞恰当的翻译，在国内很有权威。
2002年，我国首次电能质量技术发展国际研讨会，在上海成功举行，这项会议旨在论述中国在此方面现有的政策、测试方法以及分析技术等，并且基于谐波相对于公用电网所产生的危害问题，进行相对深入的细致探究。
随着现代化建设的向前发展，针对现有的各种谐波电流检测方法均存在一定的延时问题，在当前时期，全球诸多学者纷纷提出一系列创新性的谐波电流预测方法，其中尤为典型的即为以加权一阶局域理论为基础，而成功研究出的谐波电流预测方法[3]。
此方法旨在基于t时刻，针对t+2时刻所呈现出的谐波电流值，进行相对精准的预测，并求解出该值和理想值之间存在的偏差；其次，采用t+1时刻恰当适宜的控制策略，借助于加权最小二乘法的作用，将t+2时刻所产生的偏差值设定为最小值，以此来达到良好的无差拍控制效果。
自20世纪80年代起，因为各种类型的电力半导体开关器件纷纷问世，再加上PWM控制技术逐步获得相对稳定的蓬勃发展，尤为关键的多样化谐波电流检测法被全球诸多学者研发出来。
在此背景下，有源电力滤波技术APF Filter)Power (Active 日益获得尤其显著的迅猛发展[4]。
然而，因为APF 在前期需要耗费较高的投资成本，并且无法有效拓宽现有的补偿容量，故而直至现今为止，其依然尚未获得相对广泛的实际应用。
由此得知，该方法无论基于理论角度来看，还是基于应用角度来看，均存在一系列亟待解决的根本问题，有待于后续进行针对性解决。
(1) 谐波检测算法逐步趋于智能化；过去针对谐波进行求解时所应用的方法往往相对简单，然而，现今的多样化数值分析法却过于复杂。
故而当面对非稳态波形畸变等一系列问题时，亟待找出创新性的数学方法。
(2) 在以往的谐波检测过程当中，往往很容易确定检测对象，但现今的条件大多趋于随机性，难以准确掌握；在此情况下，需要针对当前的谐波检测问题进行跟踪分析，使其和控制目标之间进行紧密结合，从而达到良好的一体化效果。
(3) 持续优化既定的谐波检测理论体系，并针对性研究出多样化检测方法，以此来达到迅猛的谐波跟踪效果。
(4) 谐波检测必须愈加趋于精准性和可靠性，才能切实满足各类应用所提出的根本需求。
例如：电能质量检测仪等相关应用。
1.3 课题研究内容本文研究内容分为五章，内容如下：第一章，了解谐波检测的研究现状和发展趋势；第二章，谐波的基本概念及特点；第三章，对基于无功功率的各种算法进行深入研究；第四章，改进i p −i q 算法第五章，MATLAB 仿真并分析波形第六章，总结展望2 电力系统谐波简介2.1 谐波的基本概念2.1.1 什么是谐波全球对于谐波所定义的基本概念如下：“谐波实则为某特定周期电气量所表现出的正弦波分量，其所发出的频率，通常为数倍基波频率”。
而在各种类型的电力系统中，所普遍认定的谐波基本概念如下：针对某特定的周期性非正弦电量，进行相对深入的傅立叶级数分解，从而获得超过电网基波频率的相关分量，此分量即为谐波。
通常情况下，谐波频率及其基波频率相互之间的比值（n =f n f 1⁄），一般被人们称之为谐波次数。
从本质上而言，谐波可视作为某干扰盆，电网一旦涉及其中，必将受到“污染”。
2.1.2 谐波的表示方法谐波将能基于周期性波形，并借助于傅立叶级数分解的作用来获得。
一般情况下，工频正弦波形所涉及的数学公式详细如下：u(t)=√2U sin(ωt +α)在上述公式中：U 旨在代表电压有效值；α旨在代表初相角；此外，ω旨在代表频率。
若在以电阻为主的线性无源元件当中，添加一定的正弦电压。