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对于有源电力设施的谐波测定探究

　1在分析三相三线系统谐波检测原理的基础上

，将i p - i q运算方式应用于三相四线系统
，该方法原理简单
，使用方便

， MAT LAB仿真验证了该检测方法的有效性
。
　　2基于瞬时无功功率理论i p - i q运算方式的检测原理

　　瞬时无功功率理论在有源电力滤波器谐波检测方面获得了成功的应用
，其中的i p - i q运算方式能在电网电压波形畸变和三相不平衡时准确的检测出谐波和无功电流分量
。其中I + n为正序电流有效值



， I - n为负序电流有效值， n为谐波次数
。

　　3谐波检测的MAT LAB仿真模型设计

　　在M atlab/ Simulink下搭建仿真模型所示

。i p - i q运算方式中，需要用到与电网电压e a同相的正弦信号sin t和对应的余弦信号- cos t
，它是由一个正弦信号和一个锁相环（ PLL）实现的。通过计算得到的i p、i q信号包含基波和所有谐波成分


，它通过低通滤波器之后得到基波分量
，这里的低通滤波器采用二阶Butterworth滤波器，截止频率为40Hz.得到的有功基波分量i - p和无功基波分量i - q通过计算后得到三相的基波正序分量i af
、i bf
、i cf
，它与被检测电流之差即为三相的谐波和负序电流i ah


、i bh、i ch

。它实现四线到三线的转换，其内部结构所示





，包含一个加法器和三个减法器，如此可将三相四线制电流转换为三相三线制电流

，以便于检测。

　　4仿真实验结果

　　整流型负载是电力系统的常见负荷。假设被检测对象为三相全控桥式整流电路的交流侧电流
，www.cndlzb.com https: _xhe_href="/index.html">对电力体系内电子设施问题的研讨并假设整流电路的直流侧接阻感负载，此时



，整流桥的交流侧电流可近似为120°方波





，其中包含正序


、负序和零序分量
，谐波源电流i a、i b、i c、i 0波形所示
。

　　经过仿真得到瞬时有功基波电流i - p和瞬时无功基波分量i - q所示


。三相电流的基波分量及a相谐波分量。可以看到
，经过大约0.02t的延时才可以得到稳定的基波信号


，这是由于采用了低通滤波器的缘故。当有源电力滤波器同时用于补偿谐波和无功时，就需要同时检测出补偿对象中的谐波和无功分量，此时只需在检测过程中断开i q通道
，有i p参与运算，得到i′a
、i′b、i′c的基波有功分量i apf、i bpf


、i cpf， i′a

、i′b
、i′c与i apf




、i bpf、i cpf之差即为i′a

、i′b、i′c的谐波分量和基波无功分量之和所示
。同样
，若只需检测无功电流
，则断开i p通道
，只对i q行反变换即可



。

　　以上的仿真实验表明基于瞬时无功功率理论的i p - i q运算方式可以有效地检测出三相四线制电路的谐波和无功电流


，使有效的补偿谐波和无功电流成为可能
。但是本检测方法只能同时检测出基波和负序分量


，若要单独检测基波负序电流，要采用其它算法
。

　　5小结

　　本文依据瞬时无功功率理论的i p - i q算法
，借助M atlab软件建立了谐波检测的仿真模型
，仿真波形表明该方法可以有效地检测三相四线制电路的谐波和无功电流，同时完全适合三相三线制电路的检测。随着电子技术的发展
， DSP之类的微处理器得到广泛的使用



，它们可以满足以上检测方法对精度和快速性的要求，所以本检测方法适宜用数字电路实现





。