关于非正弦情况下无功功率以及畸变功率物理意义的分析

张俊杰　向少伟

【摘 要】 关于无功功率物理意义的争论已经持续了近90年。在此期间，各种类型的定义层出不穷。然而，迄今为止，依然没有一种具有清晰物理意义的定义为业内所公认。IEEE std1459—2010定义于2010由美国电力系统仪器与测量协会在总结了及目前较为主流的定义的基础上提出，其在详细总结了历史上比较有代表意义的定义的基础上，提出了非正弦情况下无功功率与畸变功率的标准化定义。而本文所讨论的内容主要是该定义中关于非正弦情况下的有功功率以及畸变功率的物理意义。

【关键词】 功率因数 无功功率 畸变功率

1 引言

当前，关于无功功率的研究主要有三大分支——以Budeanu[1]为代表的基于频域的无功功率定义、以Fryze[2]为代表的基于时域的定义以及以赤木泰文[3]为代表的三相瞬时无功功率定义。首先，Budeanu于1927年提出基于频域的功率成分解释，其的定义可以表述为：

其中，、、与分别表示系统的有功功率、无功功率、视在功率以及畸变功率。、以及分别表示系统各阶谐波电流的有效值、电压的有效值以及各阶次电压与电流的相位差。Budeanu定义的核心思想是通过快速傅里叶变换FFT求出系统电压与电流的幅度谱与相位谱，进而根据该幅度谱与相位谱求出每一阶所产生的无功功率，然后将每一阶次电压与电流所产生的无功功率进行累加即得到总的无功功率。

该定义主要存在以下三个缺陷：

（1）该定义中的无功功率的物理意义并不清晰，Budeanu并未就式（1.2）的计算过程进行详细的推导，该式中无功功率物理意义不充分。……