基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論諧波檢測(cè)方法的改進(jìn)

1、基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論諧波檢測(cè)方法的改良論文導(dǎo)讀：但電力電子裝置帶來(lái)的諧波問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。包括對(duì)畸變波形的分析方法、諧波源分析、電網(wǎng)諧波潮流計(jì)算、諧波補(bǔ)償和抑制、諧波限制標(biāo)準(zhǔn)以及諧波測(cè)量及在諧波情況下對(duì)各種電氣量的檢測(cè)方法等?；谒矔r(shí)無(wú)功功率的諧波測(cè)量。關(guān)鍵詞：瞬時(shí)無(wú)功功率，諧波，檢測(cè)1 引言電力是現(xiàn)代人類社會(huì)生產(chǎn)與生活不可缺少的一種主要能源形式。隨著電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，電能得到了更加充分的利用。但電力電子裝置帶來(lái)的諧波問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來(lái)了極大影響。諧波被認(rèn)為是電網(wǎng)的一大公害，對(duì)電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的研究已被人們

2、逐漸重視。諧波問(wèn)題涉及面很廣，包括對(duì)畸變波形的分析方法、諧波源分析、電網(wǎng)諧波潮流計(jì)算、諧波補(bǔ)償和抑制、諧波限制標(biāo)準(zhǔn)以及諧波測(cè)量及在諧波情況下對(duì)各種電氣量的檢測(cè)方法等。諧波檢測(cè)是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支，對(duì)抑制諧波有著重要的指導(dǎo)作用，對(duì)諧波的分析和測(cè)量是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項(xiàng)重要工作，也是對(duì)繼電保護(hù)、判斷故障點(diǎn)和故障類型等工作的重要前提。準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電網(wǎng)中瞬態(tài)變化的畸變電流、電壓，是眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力研究的目標(biāo)。常規(guī)的諧波測(cè)量方法主要有：模擬帶通或帶阻濾波器測(cè)量諧波；基于傅里葉變換的諧波測(cè)量；基于瞬時(shí)無(wú)功功率的諧波測(cè)量。瞬時(shí)無(wú)功功率理論可用于諧波的瞬時(shí)檢測(cè)，也可用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)戎C波治理領(lǐng)

3、域。本文介紹基于瞬時(shí)無(wú)功功率的諧波測(cè)量。2瞬時(shí)無(wú)功功率理論以及ip-iq檢測(cè)方法1983年日本學(xué)者赤木泰文提出的瞬時(shí)無(wú)功功率理論，即p-q;理論解決了諧波和無(wú)功功率的瞬時(shí)檢測(cè)和不用儲(chǔ)能元件就能實(shí)現(xiàn)抑制諧波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，從而使得電力有源濾波理論由實(shí)驗(yàn)室的研究走向工作應(yīng)用。根據(jù)該理論，可以得到瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無(wú)功功率q，p和q中都含有直流分量和交流分量。由此可得被檢測(cè)電流的基波分量，將基波分量與總電流相減即得相應(yīng)的諧波電流。因?yàn)樵摲椒ê雎粤肆阈蚍至浚覍?duì)于不對(duì)稱系統(tǒng)，瞬時(shí)無(wú)功功率的平均分量不等于三相的平均無(wú)功功率。所以，該方法只適用于三相電壓正弦、對(duì)稱情況下的三相電路諧波和基波無(wú)功電流的檢

4、測(cè)。在三相對(duì)稱系統(tǒng)中，基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip-iq諧波電流檢測(cè)方框圖如圖1所示。圖中ea為A相電壓信號(hào)，LPF為低通濾波器，PLL為鎖相環(huán)同步電路，其作用是消除三相電壓畸變對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。矩陣，。圖1 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip-iq檢測(cè)方法矩陣CC23為、為時(shí)刻的三相諧波電流信號(hào)瞬時(shí)值，它包括基波電流和高次諧波電流。根據(jù)對(duì)稱分量法把它們分解為正序分量組和負(fù)序分量組，有式中，下標(biāo)+n為正序電流，下標(biāo)-n為負(fù)序電流。、分別為基波式中，其中，為電網(wǎng)同步參考正弦初相角，為電網(wǎng)基波角頻率。論文參考網(wǎng)。式低通濾波器設(shè)計(jì)對(duì)諧波提取有重要影響。低通濾波器階數(shù)越高，求解精度越高，但響應(yīng)速度就會(huì)變慢。通過(guò)

5、仿真試驗(yàn)說(shuō)明，2階巴特沃斯低通濾波器在兼顧響應(yīng)速度和檢測(cè)精度的同時(shí)，具有較好的濾波特性。對(duì)式其中，。論文參考網(wǎng)。從式13的求解過(guò)程可以看出，基于d-q坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)變換提取電流基波正序分量的方法與參考正弦初始相位的選取無(wú)關(guān)，而且可以準(zhǔn)確提取基波正序分量，以此作為基波有功電流同步參考信號(hào)，就可以準(zhǔn)確求解基波有功電流，這樣比僅僅選取A相電壓作為同步參考正弦信號(hào)較為合理，因?yàn)樵陔娋W(wǎng)電壓存在畸變和不對(duì)稱時(shí)，采用任何一相信息都不完整。因此，基波有功電流可以通過(guò)圖2所表示的矢量關(guān)系求得。圖2中，、分別為基波正序電壓矢量和基波正序電流矢量；、和、分別為電壓矢量和電流矢量在d軸和q軸上的投影；為電流矢量在電壓

6、矢量上的投影，即有功電流分量；和分別為基波有功電流分量在d軸和q軸上的投影；基波正序電壓矢量角，基波正序電流矢量角，基波有功電流，其中。對(duì)和進(jìn)行d-q反變換，可以三相基波正序有功電流分量、補(bǔ)償電流參考指令為負(fù)載電流與基波正序電流之差從上述求解果過(guò)程可以看出，通過(guò)在d-q坐標(biāo)系下進(jìn)行坐標(biāo)變換，有效地消除了電網(wǎng)電壓畸變和不對(duì)稱對(duì)諧波和無(wú)功電流檢測(cè)帶來(lái)的不利影響。經(jīng)過(guò)d-q變換得到的是基波正序電壓和電流量，因此，在d-q坐標(biāo)系下電壓、電流向量關(guān)系明確，物理概念清晰。4 結(jié)束語(yǔ)ip-iq檢測(cè)法由于其具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)，在電流有源濾波器中得了一定的應(yīng)用。但是在三相電壓不對(duì)稱時(shí)，基波有功、無(wú)功電流的檢測(cè)存在較大誤差。論文參考網(wǎng)。針對(duì)這一的缺點(diǎn)，本文提出了改良的ip-iq檢測(cè)方法能精確地檢測(cè)諧波和基波有功、無(wú)功電