多相電路功率理論的研究

發(fā)布時間：2020-01-21 11:08

【摘要】：功率理論是應(yīng)理論性和實(shí)踐性兩方面的要求發(fā)展起來的。盡管功率理論已經(jīng)逐步完善并體系化,但在該領(lǐng)域仍然存在諸多問題需要解決,問題之一就是參考點(diǎn)選擇問題。這主要表現(xiàn)在,一方面現(xiàn)有的參考點(diǎn)選擇方法多種多樣,需要找出一種比較優(yōu)越的參考點(diǎn)選擇方法;另一方面無論是瞬時功率理論中的瞬時視在功率和瞬時無功功率還是平均功率理論中的視在功率和無功功率,它們均會受參考點(diǎn)選擇的影響,因此需要從數(shù)學(xué)上描述這種函數(shù)關(guān)系。為了從現(xiàn)有的參考點(diǎn)選擇方法中選擇出一種比較優(yōu)越的方法,對目前功率理論研究中的參考點(diǎn)選擇方法進(jìn)行了總結(jié)和對比,得出選擇虛擬中性點(diǎn)作為電路參考點(diǎn)是一種比較有優(yōu)勢的參考點(diǎn)選擇方法。針對多相電路對虛擬中性點(diǎn)的具體選擇方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo),分析了這種參考點(diǎn)選擇方法與已有方法的兼容性,并論證了該虛擬中性點(diǎn)的唯一性。對現(xiàn)有各種瞬時功率理論進(jìn)行了對比研究,得出廣義瞬時功率理論是現(xiàn)有瞬時功率理論中最為優(yōu)越的一個,其不僅能夠囊括三相電路瞬時功率理論,而且可以直接應(yīng)用在多相電路中。利用條件變分的電路優(yōu)化方法對廣義瞬時功率理論進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo),并從電流檢測的角度對電流及功率進(jìn)行了分解,得到了基于廣義瞬時功率理論的電流檢測框圖。最后對電流檢測方法進(jìn)行了仿真,仿真效果說明基于廣義瞬時功率理論電流檢測方法的可行性。通過分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)在系統(tǒng)中任意選擇參考點(diǎn)時,廣義瞬時功率理論中的瞬時視在功率和瞬時無功功率均會受參考點(diǎn)選擇的影響。描述了這兩個功率量與參考點(diǎn)電位之間的函數(shù)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)瞬時視在功率和瞬時無功功率均隨參考點(diǎn)電位呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系,這種函數(shù)關(guān)系能夠從數(shù)學(xué)層面解釋瞬時視在功率與瞬時無功功率受參考點(diǎn)選擇影響的原因。對現(xiàn)有各種平均功率理論進(jìn)行了對比研究,得出基于周期函數(shù)空間功率理論適用范圍廣而對電流和功率的分析過程簡單,因而有利于描述功率量與參考點(diǎn)選擇之間的函數(shù)關(guān)系。利用條件變分的電路優(yōu)化方法對基于周期函數(shù)空間功率理論進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo),重點(diǎn)論述了該理論的電流分解方法和功率定義方法,發(fā)現(xiàn)該理論定義的有功功率具有單向傳遞性,無功功率具有循環(huán)傳遞性。當(dāng)在系統(tǒng)中任意選擇參考點(diǎn)時,該理論定義的視在功率與無功功率也均會受參考點(diǎn)選擇的影響。描述了視在功率以及無功功率與參考點(diǎn)電位之間的函數(shù)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)視在功率與無功功率隨參考點(diǎn)電位的有效值呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系,這種關(guān)系也可以在數(shù)學(xué)層面解釋視在功率與無功功率受參考點(diǎn)選擇影響的原因。為了分析廣義瞬時功率理論與基于周期函數(shù)空間功率理論之間的關(guān)系,對兩個理論的功率定義過程進(jìn)行了分析,得出兩個理論對功率的數(shù)學(xué)定義過程完全相同,只是引入的內(nèi)積形式不同。正是由于這種內(nèi)積形式的數(shù)學(xué)差異,一個理論給出的是瞬時功率理論的功率量,另一個理論給出的是平均功率理論的功率量。
【圖文】：

多相電路功率理論的研究