剖析非线性负荷的无功功率.pdfVIP

维普资讯 第34卷 第10期 继 电器 Vo1．34 No．10 2006年5月16日 RELAY May16，2006 85 剖析非线性负荷的无功功率 周 勇 ，王文峰 ，赵慧光 ，秦晓军 (1．郑州大学电气工程学院，河南 郑州450002； 2．新 乡供电公司，河南新 乡453002) 摘要：非线性负荷的无功功率是一个值得关注的问题，传统意义上的无功功率概念已不能全面地对其进行解 释。为了能够准确地计算和理解非线性负荷的无功功率，该文采用傅立叶分析方法，导出了非线性 负荷的无 功功率的计算公式，并且分析了公式中每一项的物理意义，最后通过算例验证 了公式的完整性。只要选取合 适的采样频率，计算精度就能够满足要求。 关键词：非线性 负荷 ； 频域无功功率； 畸变功率； 无功功率 中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号2006)10-0085-04 间，因此，式(4)中的第一项总是大于或等于零，它 0 引言 是瞬时功率中的不可逆部分；第二项正负交替，它是 随着电力电子技术的不断进步，电网中的非线 瞬时功率的可逆部分，这说明能量在外施 电源与负 性负荷也在逐年增加，这些负荷会引起 电压电流的 荷之间来 回交换…。 波形发生畸变，从而产生一系列高次谐波，使负荷的 定义有功功率： 功率因数下降，严重时还会干扰电网的正常运行，给 1 rr P= J“(￡)i(￡)dt=UICOS (5) 电能质量带来一些不利的影响。因此，非线性负荷 1 Ju 的无功功率是一个值得关注的问题。然而，传统意 当论及无功功率的定义时，文献 [1]中的表述 义上的无功功率概念已不能全面地对其进行解释， 是：“在工程中还引用无功功率的概念，用大写字母 在近年来出版的一些专著中，也有提到非线性负荷 9表示，其定义为 的无功功率，但是仔细推敲后会发现其中给出的计 Q=UIsin (6) 算公式都不是很完整，对于物理意义的描述也不是 它与瞬时功率的可逆部分有关。这就是关于无 很清晰。本文将推导出非线性负荷的无功功率的计 功功率的定义，工程上通常采用这个计算量。” 算公式，并对其物理意义给出全面的描述。 显然 ： Q= 【 (7) 1 交流正弦电路的功率 现在的问题是，为什么要采用这个计算量?它 设交流正弦电路的电压和电流分别为： 的物理意义是什么?许多教材中都没有给出确切的 u(￡)=~f2Usin(mt+ ) (1) 解释。因此 ，无功功率在人们的印象中形成了一个 (￡)=4~Isin(mt+ ) (2) 比较抽象的概念。 上式中的 和 口分别表示电压和电流的初相角， 再来看看 《辞海》对于无功功率的解释：“具有 和，分别表示电压和电流的有效值。在电气设计和 电感和电容的交流电路中，电感的磁场和电容的电 计算中，通常将电压有效值和电流有效值的乘积定 场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一 义为视在功率，记为 Js。即 部分时间内