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      三相非正弦多重矢量功率理論

      2022-08-17 08:16:24于靜茹孫佳安
      關(guān)鍵詞:正弦代數(shù)三相

      李 琳, 于靜茹, 孫佳安

      (新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學(xué)), 北京 102206)

      0 引 言

      隨著電力電子裝置等非線性設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,諧波和無功補(bǔ)償問題日益嚴(yán)重[1]。在非正弦條件下,傳統(tǒng)功率定義不再適用,這也給系統(tǒng)的狀態(tài)評估、無功補(bǔ)償方案的設(shè)計等造成了很大的難題[2]。

      直到20世紀(jì)中后期,電力電子技術(shù)的發(fā)展激發(fā)了人們對于非正弦功率理論的思考[10,11],眾多學(xué)者相繼提出了非正弦條件下的功率理論[12-31]。Shepherd和Zakihani定義有功電流iR與Fryze定義一致,無功電流iX定義為與電壓波形相移90°的電流分量,二者相互正交,其與電壓的乘積分別定義為有功視在功率SR和無功視在功率SX,進(jìn)而得到視在功率方程S2=SR2+SX2。如果負(fù)載是非線性的,電流的分解不變,只需增加畸變視在功率SD,將視在功率方程修正為[12]S2=SR2+SX2+SD2。但該方法定義的無功視在功率與無功功率沒有明確的對應(yīng)關(guān)系,相關(guān)的功率定義不準(zhǔn)確,功率現(xiàn)象也難以描述。隨后D.Sharon對其進(jìn)行改進(jìn)和修正,但所定義的補(bǔ)充無功功率依然沒有清晰的物理意義[13]。Kusters和Moore修正了Fryze定義,進(jìn)一步將除有功電流以外的電流分量劃分為感性(容性)無功電流和剩余電流,其中感性(容性)無功電流iql(iqc)定義為同等電壓下,電感(電容)元件中流過的等效電流,其余為剩余電流ilr(icr),這樣就將視在功率劃分為有功功率P、無功功率Ql(Qc)和剩余無功功率Qlr(Qcr)[15]。但該定義方法是從單個電感或電容支路無功補(bǔ)償出發(fā),無功功率的定義并不具有普適性。

      為了解決非正弦下三相系統(tǒng)的無功補(bǔ)償問題,1984年Akagi在時域下建立了三相瞬時無功理論[17],它通過將三相電壓、電流的瞬時值變化到另一正交系上,從而計算出瞬時的有功功率和無功功率。該理論一般需要通過檢測無功電流來補(bǔ)償無功,在有源濾波器(APF)等電力電子裝置中得到了比較成功的運用[32]。但該瞬時無功功率是不同軸上電壓與電流的乘積之和,僅表示系統(tǒng)各相之間交換的能量大小,并不能描述負(fù)載與電源之間的能量流,不能很好地解釋相關(guān)的功率現(xiàn)象,物理意義也不夠清晰,只適用于三相系統(tǒng),僅僅是一種“實用性”的功率理論[33]。

      2008年,Czarnecki提出了電流物理分量(Currents’ Physical Components,CPC)功率理論[30]。其中有功電流iF與Fryze定義一致,由于各次諧波下的負(fù)載電導(dǎo)不同于負(fù)載等效電導(dǎo)而產(chǎn)生的電流分量定義為分散電流is,無功電流ir定義為與電壓波形相移90°的電流分量。如果負(fù)載是非線性的,電流中可能出現(xiàn)不同于電壓諧波頻率的諧波電流,這部分電流分量定義為發(fā)生電流iC。各個電流分量相互正交,都對應(yīng)著明確的物理現(xiàn)象。通過電流的正交分解i=iF+is+ir+iC,功率成分也得到相應(yīng)的劃分S2=P2+Ds2+Qr2+DC2。但該方法分解復(fù)雜,忽略了系統(tǒng)電源內(nèi)阻,在實際不平衡系統(tǒng)中各分量的正交性并不確定,其應(yīng)用十分受限[34]。

      即便存在著很多的功率理論,但在非正弦條件下,無功功率的定義仍然沒有在數(shù)學(xué)表達(dá)與物理意義上達(dá)到統(tǒng)一[1],單相電路與三相電路之間也相互獨立[35],功率理論并沒有被大眾普遍接受。2007年,希臘學(xué)者M(jìn)enti首次提出在單相電路中利用幾何代數(shù)法(Geometric Algebra,GA)將電壓與電流的幾何積定義為多重矢量功率(Power Multivector)[36],其中內(nèi)積為一個標(biāo)量(Scalar),該部分對應(yīng)于有功功率;外積由二重矢量(Bivector)組成,每個二重矢量表征著有向平面,其大小等于平面的面積,該部分對應(yīng)于非有功功率。與傳統(tǒng)基于復(fù)數(shù)定義的視在功率相比,基于幾何代數(shù)法定義的多重矢量功率可以提供更多的信息—功率方向(坐標(biāo)正負(fù))和形成原因(不同頻次間或不同相間組成的二重矢量),因此更適合應(yīng)用在非正弦條件下。但是,Menti提出的多重矢量功率僅針對單相線性電路進(jìn)行討論,也沒有劃分不同的功率成分。2009年,Lev-Ari學(xué)者首次將幾何代數(shù)法應(yīng)用于多相系統(tǒng)[37,38],建立了多相系統(tǒng)多重矢量功率的初步概念,但未能對其在實際系統(tǒng)中的適用性作出說明或驗證。

      本文在以上學(xué)者建立的多重矢量功率基礎(chǔ)上,根據(jù)電壓的頻率成分及相角建立基矢量,進(jìn)而形成電壓和電流矢量,二者的幾何積定義為多重矢量功率,對其成分劃分為有功功率、分散功率、Budeanu無功功率、畸變無功功率和相間不平衡功率五類,建立了多重矢量功率理論。該功率理論適用于非正弦單相與三相電路,能夠為非正弦下的無功功率提供辨識與分析。最后通過具體算例和仿真實驗,驗證了該方法的有效性。

      1 幾何代數(shù)及功率的幾何積表示

      1.1 幾何代數(shù)

      在十九世紀(jì)末,Clifford和Grassmann提出一種新的數(shù)學(xué)工具—幾何代數(shù),隨后經(jīng)Hestenes完善[39]。以一個n維矢量空間為例,選定一組正交基矢量{e1,e2,…,en},則該空間內(nèi)任意兩個矢量可表示為

      (1)

      定義兩個矢量的內(nèi)積和外積分別為

      (2)

      式中:‖·‖表示矢量的模(大小),θ表示兩個矢量之間的夾角,兩個矢量作內(nèi)積的結(jié)果是一個標(biāo)量;外積滿足反交換律a∧b=-b∧a,兩個矢量的外積a∧b為矢量a沿矢量b掃過的有向平行四邊形區(qū)域,其結(jié)果是一個二重矢量,大小為該平面的面積[38]。

      定義兩個矢量的幾何積為

      (3)

      幾何積的結(jié)果為一個多重矢量,它等于兩矢量的內(nèi)積與外積之和,〈·〉k為多重矢量的k重矢量。通過乘法和加法運算,矢量生成了一個更大的線性空間—幾何代數(shù)域Gn,它在加法和乘法下是封閉的,且乘法的規(guī)則是幾何積。多重矢量的模為

      (4)

      式中:(·)*為多重矢量的反轉(zhuǎn)(Reverse),對于一階矢量,其反轉(zhuǎn)類似于復(fù)數(shù)中的共軛運算,多重矢量的反轉(zhuǎn)計算為

      (5)

      在多重矢量的計算過程中,一組正交基矢量之間滿足以下關(guān)系:

      eiei=ei·ei+ei∧ei=1+0=1,?i

      eiej=ei·ej+ei∧ej=ei∧ej=eij=-eji,i≠j

      (6)

      幾何代數(shù)可以在任意維空間下作多重矢量運算,它還可以將向量、矩陣、四元數(shù)、復(fù)數(shù)等代數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)一起來,是個強(qiáng)大又靈活的工具,目前已經(jīng)成功地應(yīng)用于工程和科學(xué)領(lǐng)域等[39,40]。

      1.2 功率的幾何積表示

      在具有非正弦周期性電壓和電流波形的單相電路中,根據(jù)電壓和電流的頻域分解,在n維幾何代數(shù)域Gn內(nèi),將其表示為正交基函數(shù)線性組合的形式:

      (7)

      式中:ej(t)為正交基函數(shù),由于基函數(shù)的正交性質(zhì),有

      (8)

      x矢量的模‖x‖與x(t)的均方根值‖x(t)‖一致。

      功率可以表示為電壓和電流矢量的幾何積所產(chǎn)生的多重矢量:

      (9)

      式中:內(nèi)積產(chǎn)生的標(biāo)量部分代表有功功率P(Active power);外積產(chǎn)生的二重矢量部分代表非有功功率N(Non-active power)。進(jìn)一步可以將有功功率P、非有功功率N分別表示為

      (10)

      多重矢量功率S的大小為

      (11)

      由上式可知,多重矢量功率S的大小等于視在功率。

      基于幾何代數(shù)法,將非正弦下功率表示為多重矢量,而不再以簡單的復(fù)數(shù)形式表示,在矢量空間內(nèi)滿足守恒定律[36]。由于基矢量與時域函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,使視在功率多重矢量和瞬時功率方程之間相互統(tǒng)一。簡而言之,非正弦情況下的多重矢量功率可以理解為正弦情況下的復(fù)功率的推廣。

      2 多重矢量功率理論

      2.1 單相電路

      設(shè)電壓是非正弦周期函數(shù),且滿足Dirichlet條件,經(jīng)過Fourier分解,可以將其表示為

      (12)

      式中:NV為計算中考慮的電壓最大諧波次數(shù);ω為基波角頻率;Vk、φk分別為k次諧波下電壓的有效值和相角。

      根據(jù)電壓的頻域分解結(jié)果,選取基矢量及其擴(kuò)展基矢量:

      (13)

      式中:偽標(biāo)量J為虛數(shù),表示順時針旋轉(zhuǎn)90°,且J2=-1。

      在幾何代數(shù)域內(nèi),電壓矢量可表示為

      (14)

      經(jīng)過Fourier分解,將電流表示為

      (15)

      式中:NI為計算中考慮的電流最大諧波次數(shù);Ik、ψk分別為k次諧波下電流的有效值和相角。

      電流中可能出現(xiàn)不同于電壓諧波子集的諧波電流子集,這部分電流分量是由非線性負(fù)載引起的,定義其為帶外電流(out-of-band current)i⊥[37]。i⊥包含多個諧波分量,成分復(fù)雜,為了將電流統(tǒng)一表示為正交基線性組合的形式,這里引入基矢量e⊥,它與式(13)中的基矢量相互正交,其坐標(biāo)(大小)為I⊥。

      在幾何代數(shù)域內(nèi),電流矢量可表示為

      (16)

      帶外電流i⊥的大小滿足:

      (17)

      各次諧波下,與電壓波形相似且同相位的電流分量定義為平行電流ip(parallel current);與電壓波形相移90°的電流分量定義為正交電流iq(quadrature current),其表達(dá)式分別為

      (18)

      Fryze有功電流iF定義為[4]

      (19)

      式中:iF為負(fù)載消耗有功功率所需的最小電流;P為系統(tǒng)的有功功率;Ge為負(fù)載的等效電導(dǎo)。由于各頻率下的負(fù)載電導(dǎo)Gk不同于等效電導(dǎo)Ge而產(chǎn)生的電流分量定義為分散電流(scattered current)is,它是平行電流ip中除去有功電流iF以外的電流分量[34];而無功電流ir定義為與電壓相移90°的電流分量[12],即

      (20)

      因此,在非線性條件下,電流的正交分解為

      (21)

      將上式代入到式(9)中,進(jìn)而可以將多重矢量功率劃分為

      (22)

      式中:Ds表示各頻率下負(fù)載電導(dǎo)不同于等效電導(dǎo)而產(chǎn)生的分散功率;QB表示各頻率下的Budeanu無功功率;Qh表示不同頻次的電壓和電流諧波相互作用產(chǎn)生的畸變無功功率;Q⊥表示負(fù)載非線性引起的無功功率。

      將電壓、電流矢量表達(dá)式(14)和(16)代入式(22)中,得到各部分功率的具體表達(dá)式如下:

      Qh=v∧(ir(-J))=

      (23)

      多重矢量功率S的大小滿足:

      (P)2+‖Ds‖2+(QB)2+

      ‖Qh‖2+‖Q⊥‖2

      (24)

      2.2 三相電路

      在三相電路中,將三相電壓和電流寫為

      (25)

      式中:v和i分別為三相電壓和電流所組成的列向量,va,b,c為三相電壓,ia,b,c為三相電流。設(shè)電壓是非正弦周期函數(shù),且滿足Dirichlet條件,經(jīng)過Fourier分解,可以將其表示為

      (26)

      式中:l為三相標(biāo)識,ηl為3維列向量,l=a,b,c時分別對應(yīng)向量中第1,2,3項為1,其余為0,Vl,k、φl,k分別為l相k次諧波下電壓的有效值和相角。

      根據(jù)電壓的頻域分解結(jié)果,選取基矢量及其擴(kuò)展基矢量:

      (27)

      在幾何代數(shù)域內(nèi),電壓矢量可表示為

      (28)

      經(jīng)過Fourier分解,將電流表示為

      (29)

      式中:Il,k、ψl,k分別為l相k次諧波下電流的有效值和相角。

      同理,三相系統(tǒng)中平行電流ip、正交電流iq、帶外電流i⊥為各相電流分量的矢量和,因此這三個分量也相互正交。在幾何代數(shù)域內(nèi),電流矢量可表示為

      (30)

      將電壓、電流矢量表達(dá)式(28)和(30)代入式(22)中,得到l相中各部分功率的具體表達(dá)式如下:

      Sl=Pl+Ds,l+QB,lJ+Qh,lJ+Q⊥,l

      ‖Sl‖2=(Pl)2+‖Ds,l‖2+(QB,l)2+

      ‖Qh,l‖2+‖Q⊥,l‖2

      (31)

      式中:Pl表示l相有功功率;Ds,l表示l相中各頻率下負(fù)載電導(dǎo)不同于等效電導(dǎo)而產(chǎn)生的分散功率;QB,l表示l相在各頻率下的Budeanu無功功率;Qh,l表示l相中不同頻次的電壓和電流諧波相互作用產(chǎn)生的畸變無功功率;Q⊥,l表示l相中負(fù)載非線性引起的無功功率;Sl表示l相多重矢量功率。

      需要注意的是,以上的功率分量是由單相電路擴(kuò)展而來,是a,b,c各相的功率,而當(dāng)三相電路不平衡時,功率不僅在電源與負(fù)載間流動,而且還在各相間流動[35]。因此在三相電路中功率還需包括相間不平衡功率Dn,在形式上可以將其表示為

      (32)

      式中:Dn由各相電壓與不同相電流之間的外積產(chǎn)生,Dab為ab相的相間功率,方向為a相流向b相,且Dba=-Dab,bc相與ca相的相間功率同理。Dn的大小為

      (33)

      三相多重矢量功率S滿足:

      S=Sa+Sb+Sc+Dn

      ‖S‖2=‖Sa+Sb+Sc‖2+‖Dn‖2

      (34)

      可以看出,在非正弦條件下,通過引入表示相間功率的多重矢量,可將多重矢量功率的概念從單相電路擴(kuò)展到三相電路,實現(xiàn)單相與三相電路相統(tǒng)一。該理論根據(jù)電壓的頻域分解結(jié)果建立基矢量,即使在電壓畸變的情況下,也可以得到電流相對于電壓的廣義諧波,直觀地提供負(fù)載的線性程度信息,從而把該功率理論與諧波理論相聯(lián)系[35]。各功率成分能夠被準(zhǔn)確劃分,物理意義明確,有利于對諧波和無功功率進(jìn)行辨識與分析,為諧波抑制和無功補(bǔ)償提供理論支撐。

      3 多重矢量功率分析

      為更好說明以上理論,下面分別對單相電路、三相電路和三相三線制系統(tǒng)進(jìn)行功率分析計算。

      3.1 單相電路

      圖1 單相RLC電路

      v=v1+v3=100e1+100e3

      (35)

      在幾何代數(shù)域內(nèi),k次諧波下的阻抗表示為[41]

      (36)

      那么,基波和3次諧波阻抗和導(dǎo)納分別為

      Z1=1-3e1e1J→Y1=0.1+0.3e1e1J

      Z3=1+0.33e3e3J→Y3=0.9-0.3e3e3J

      (37)

      因此,電流可以表示為

      i=i1+i3=Y1v1+Y3v3

      =10e1+30e1J+90e3-30e3J

      (38)

      多重矢量功率S經(jīng)計算得

      S=vi

      =10+8e1e3+(3e1e1J-3e3e3J)+

      (-3e1e3J-3e1Je3)

      =P+Ds+QBJ+QhJ

      (39)

      在該算例中,有功功率P為10 kW,其余為非有功功率N,它包括分散功率Ds、Budeanu無功功率QB和畸變無功功率Qh。多重矢量功率S的大小為

      (40)

      電流矢量的計算結(jié)果如表1所示。

      表1 圖1中電流矢量的計算結(jié)果

      CPC理論通過電流的正交分解,可以清晰地表征電流的物理意義,目前備受關(guān)注[34,42]。若采用電流物理分量(CPC)理論計算功率[30],則有功功率P、分散功率Ds和無功功率Qr分別為

      (41)

      通過以上兩種功率理論得到各部分功率分量的計算結(jié)果,如表2所示。

      表2 圖1中各功率計算結(jié)果

      由表2可知,多重矢量功率理論中各功率分量根據(jù)式(4)求得的模值與CPC理論中對應(yīng)的功率分量相同。相比而言,CPC理論中各部分功率僅是一個數(shù)值,不能進(jìn)行矢量運算;而多重矢量功率理論可以準(zhǔn)確對各功率成分進(jìn)行數(shù)學(xué)表示,解決了非有功功率的運算問題。

      3.2 三相電路

      圖2 三相RL電路

      根據(jù)本文方法建立正交基,在幾何代數(shù)域內(nèi),將三相電壓表示為

      (42)

      每一相阻抗和導(dǎo)納相同,基波和2次諧波阻抗和導(dǎo)納分別為

      Z1=0.707+0.707e1e1J→

      Y1=0.707-0.707e1e1J

      Z2=0.707+1.414e2e2J→

      Y2=0.283-0.566e2e2J

      (43)

      因此,電流可以表示為

      i=i1+i2=Y1v1+Y2v2=

      162.63ea,1+162.63eb,1+162.63ec,1+

      (162.63ea,1+162.63eb,1+162.63ec,1)J+

      31.11ea,2+31.11eb,2+31.11ec,2+

      (62.22ea,2+62.22eb,2+62.22ec,2)J

      (44)

      由于三相負(fù)載線性平衡,不存在相間不平衡功率Dn。這里給出a相多重矢量功率,如式(45)所示,b、c相同理。

      =Pa+Ds,a+QB,aJ+Qh,aJ

      (45)

      計算出各功率分量的大小分別為

      P=40.83×3=122.49

      ‖Ds‖=10.73×3=32.19

      QB=(37.41+6.85)×3=132.78

      ‖Qh‖=(17.89-14.31)×3=10.74

      ‖S‖=‖v‖‖i‖=441.59×416.18=183.78

      (46)

      這里考慮的情況只涉及基波和一個諧波,但只要選擇適當(dāng)?shù)膸缀未鷶?shù)域,同樣的分析也可以很容易地擴(kuò)展到涉及任意數(shù)量諧波的一般情況。

      3.3 三相三線制系統(tǒng)

      在圖3所示的三相三線制系統(tǒng)中,阻抗用于模擬線性負(fù)載,三相不可控整流裝置用于模擬非線性負(fù)載。根據(jù)負(fù)載特性和電壓諧波情況,選取12種工況,算例的具體參數(shù)如表3所示。三相電壓對稱,這里僅表示a相電壓,有正弦i和非正弦ii兩種形式。通過MATLAB/Simulink仿真,對不同的功率分量進(jìn)行分析研究,得到功率的具體計算結(jié)果如表4所示。

      圖3 算例拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

      表3 算例參數(shù)

      表4 各算例的功率計算結(jié)果

      以算例12為例,具體寫出電壓、電流的表達(dá)式如下:

      v=219.42ea,1+219.42eb,1+219.42ec,1+

      21.94ea,5+21.94eb,5+21.94ec,5+

      21.94ea,7+21.94eb,7+21.94ec,7

      i=60.52ea,1+55.05eb,1+51.73ec,1+

      (9.56ea,1+16.54eb,1+8.31ec,1)J-

      0.56ea,5+8.78eb,5+7.66ec,5+

      (0.67ea,5-3.43eb,5+6.71ec,5)J-

      4.07ea,7-1.80eb,7-1.51ec,7+

      (1.52ea,7-0.14eb,7+2.66ec,7)J+

      11.76ea,⊥+9.04eb,⊥+9.35ec,⊥

      (47)

      這里給出a相多重矢量功率和各功率分量的大小,分別如式(48)和(49)所示,b、c相同理。

      (48)

      (49)

      在該算例中,Ds(含ek1ek2項)是由于基波電導(dǎo)、5次諧波電導(dǎo)和7次諧波電導(dǎo)各不相同而產(chǎn)生的分散功率。QBJ(含ekekJ項)中包含了各相的基波、5次和7次諧波的Budeanu無功功率,k次諧波下的Budeanu無功功率是該頻率下電壓與無功電流之間產(chǎn)生的無功功率,這與頻域的分析結(jié)果一致。QhJ(含ek1ek2J項)是基波、5次和7次諧波中不同頻次的電壓和無功電流之間產(chǎn)生的畸變無功功率,Q⊥(含eke⊥項)是由于存在非線性整流裝置使得電流中出現(xiàn)其他諧波分量所形成的無功功率??梢钥闯觯诜钦覘l件下,非有功功率分量不能簡單地通過復(fù)數(shù)表示,更不能進(jìn)行復(fù)數(shù)運算,需將復(fù)平面擴(kuò)展到幾何代數(shù)域,引入多重矢量功率概念解決該問題。

      根據(jù)式(47)~(49),計算出三相各功率分量和多重矢量功率的大小如下:

      (50)

      在非正弦多重矢量功率理論中,正交基根據(jù)電壓矢量v選取,在該基矢量的坐標(biāo)下形成的電流分量定義為平行電流ip。由于各次諧波下負(fù)載的電導(dǎo)值不相同,雖然各頻率下的平行電流ip與負(fù)載電壓波形相似,但所有頻率下的總平行電流ip并不一定與負(fù)載電壓波形相似,可以將其進(jìn)一步分解為有功電流iF和分散電流is。其中有功電流iF與Fryze定義一致,它是與電壓成比例的電流分量,電壓與有功電流iF的內(nèi)積定義為有功功率P,該有功功率的定義方法本質(zhì)上與Fryze等傳統(tǒng)功率定義保持一致。分散電流is與CPC理論中分散電流的定義一致,它是由于各次諧波下的負(fù)載電導(dǎo)不同于等效電導(dǎo)而產(chǎn)生的電流分量,電壓與分散電流is的外積定義為分散功率Ds。由表4可知,只有當(dāng)電壓中存在諧波時,才可能出現(xiàn)分散功率。因此分散功率Ds不僅與負(fù)載的屬性相關(guān),還與電壓特性相關(guān)。

      各次諧波下與負(fù)載電壓波形相移90°的電流分量定義為正交電流iq,它與無功電流ir定義相同,將電壓與無功電流ir的內(nèi)積定義為Budeanu無功功率QB。這種定義方法從幾何代數(shù)的角度,說明了各次諧波下Budeanu無功功率的功率方向和符號含義,解釋了其隱藏的物理意義?;儫o功功率本質(zhì)上是電壓和電流在不同頻率下相互作用而引起的無功功率,它包含了兩部分,一是無功電流ir與電壓形成的外積Qh,它表征了電壓諧波或電流諧波所產(chǎn)生的無功功率,直觀反映了電壓的畸變程度;二是由于傳統(tǒng)非線性負(fù)載,使得電流產(chǎn)生不同于電壓諧波次數(shù)的分量—帶外電流i⊥,它與電壓形成的外積Q⊥,直接體現(xiàn)了負(fù)載的非線性度。

      相間不平衡功率Dn的大小是由ab相、bc相、ca相的相間功率決定的。由表4可知,當(dāng)三相負(fù)載平衡且為線性時,Dn的大小為0,這說明它與三相負(fù)載之間的不平衡度有很大的關(guān)系。但在算例12中,Dn的值遠(yuǎn)大于在算例7、8和11中的值,并且算例12中Dn的值恰好為算例10(只含整流負(fù)載)下的值和算例8(只含不平衡負(fù)載)下的值之和,這說明當(dāng)電源電壓含諧波時,在三相整流電路中會產(chǎn)生不平衡分量,使Dn增大。

      4 結(jié) 論

      本文基于幾何代數(shù)法,建立了非正弦多重矢量功率理論,對功率的成分進(jìn)行了分類,并使非正弦單相與三相電路相統(tǒng)一。在不同算例和仿真實驗下,通過多重矢量功率計算,對該理論進(jìn)行深入分析,證明各功率分量在數(shù)學(xué)表達(dá)與物理意義上達(dá)到統(tǒng)一,為非正弦下三相系統(tǒng)的功率分析提供了理論基礎(chǔ),為電能質(zhì)量評價、無功補(bǔ)償?shù)染唧w應(yīng)用提供了新的思路。

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