基于HILBERT數(shù)字濾波的無功功率表設(shè)計研究.pdf

1、近年來，由于非線性負荷和感性負荷的大量使用，使得電力系統(tǒng)中無功功率不平衡越來越嚴重，導(dǎo)致電壓偏差和電壓波動等電能質(zhì)量問題，直接影響電網(wǎng)的安全運行。而無功功率測量是實現(xiàn)無功功率補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，如何快速準確地獲得無功功率一直是電氣測量領(lǐng)域的研究熱點。 現(xiàn)有的電能表測量無功的設(shè)計原理都是基于正弦周期電壓和電流信號的假設(shè)，其理論基礎(chǔ)是正弦電路功率理論，這類電能表只適用于計量供電電壓和電流的波形無畸變下的線性負荷電能。然而，隨著電力系統(tǒng)中

2、非線性元件的急劇增加，電網(wǎng)和負荷特性有了很大的變化，電力系統(tǒng)的非線性特征、電流電壓波形的畸變及不對稱情況也變得異常明顯。在此情況下正弦電路功率理論逐漸呈現(xiàn)出不適應(yīng)。 本文從Budeanu定義的無功功率出發(fā)，在較系統(tǒng)地研究了非正弦電路無功功率的測量方法的基礎(chǔ)上，提出了新的無功功率測量算法。該算法利用Hilbert變換沒有移相誤差和頻帶寬度限制的特性，將各次諧波電壓分別平移90°，利用電流和移相后的電壓，在時間域求出各頻段的無功功率

3、。通過在MATLAB中利用非正弦信號模型對非正弦電路各無功功率測量算法進行的仿真比較，證明了基于Hilbert變換的算法能夠更精確地測量無功功率。 本文還設(shè)計了兩種Hilbert數(shù)字濾波器，通過MATLAB中的比較發(fā)現(xiàn)FIR型Hilbert數(shù)字濾波器更適合設(shè)計高精度無功功率表。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了高精度電能表的硬、軟件方案。最后通過MALAB-DSP的集成開發(fā)環(huán)境中的直接代碼生成工具，編程實現(xiàn)了Hilbert數(shù)字濾波器算法，進一步