两种单相电路谐波及无功电流检测方法的比较

一种单相无功和谐波电流的检测方法谭颖婕;陈业伟;程志键;林川璐;苟黎明;王聪【摘要】无功和谐波补偿装置在工业中有许多的应用,有效检测无功和谐波电流是进行补偿的前提.基于DQ分解法的瞬时功率理论在三相电路的无功和谐波检测中已有成熟的应用,但是单相电路的无功和谐波电流的检测依然没有很好的办法.该文提出了一种基于单相电路瞬时功率理论的单相电路无功及谐波电流检测方法,通过数学关系推导说明了无功和谐波电流的分解原理,并通过Matlab验证了所提内容的正确性和有效性.【期刊名称】《科技创新导报》【年(卷),期】2016(013)032【总页数】3页(P23-25)【关键词】单相;无功;谐波;瞬时功率【作者】谭颖婕;陈业伟;程志键;林川璐;苟黎明;王聪【作者单位】中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TM93无功和谐波电流对电网有着很多危害,有效的电网无功和谐波电流检测在无功和谐波治理中意义重大[1-2]。

单相电路中,一直没有很好的无功和谐波电流检测方法。

文献[3]涉及一种基于三相电路瞬时功率理论的单相电路谐波电流检测方法,文献[4]将其与一种基于单相电路瞬时功率理论的单相电路谐波电流检测方法进行比较,并指出后者具有更好的检测精度和更少的计算量优点。

但是文献[4]所提的基于单相电路瞬时功率的谐波检测方法实质上只是用电网电流减去检测出的有功电流,并没有考虑谐波电流和无功电流的分解。

该文在文献[4]基础上,对所涉及的谐波电流检测进行改进,给出了基于单相电路瞬时功率理论的单相电路无功和谐波电流的分解方法,对所提谐波和无功电流检测原理进行了简单的数学推导验证,给出了无功和谐波检测具体实现的Matlab框图,并通过将其应用在SVG系统中,成功实现对电源无功和谐波电流的补偿,验证了所提无功和谐波电流分解方法的正确性。

（ １烟 台市节能监察 支队，山东 烟台 ２４ ０ ；２江苏大学 电气信 息工程 学院，江 苏 镇江 ２ ２ １） ６０ ３ １ ０ ３
摘 要： 为 了揭示直接计算法的检测性能 ，特别是它在实际应用 时的检 测性能，建立 了对直接计算
法和参 考方法 进行对 比仿真 的 Ｍ Ｔ Ａ 模 型 ，并对它们进行 了仿真 比较 。比较 结果表 明：在 理想情 况下， ＡＬＢ 直接计算法和 参考方法 的检测精度 无明显差别，而直 接计算 法的动态性能优于参考方法 ；在 电源频率变 化而 电源 电压无 畸变 时，直接 计算 法的检 测精度 高于参考方法 ；在 电源频率不变而 电源 电压 畸变 时，直 接计算法 的检测精度低于参考方法 。 关键词：有源 电力滤波器；直接计算法；参考方法；谐波 电流 ；Ｍ Ｔ Ａ 模 型；检测精度 ＡＬＢ 中图分类号 ：Ｔ ９ ０ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — １５ ２ １ ） ６ ０５ — ４ Ｍ３．２ ０ ７ ３ ７ （０ １ Ｏ— ０ ０ ０
电流 幅值 、 基波有功 电流 、谐波 与无功 电流之和 ； Ｐ ＬＦ
为低通 滤波器 。根 据参 考文 献 ［］ Ｐ 可 确定 为截 ６ ，Ｌ Ｆ 止 频率ｆ＝ ０ ｚ 阶Ｂ ｔ ｅ ｗ ｒ ｈ Ｌ Ｆ ２ 的２ ｕ ｔ ｒ ｏ ｔ Ｐ 。 Ｈ
图１参考方法的检 测 系统 由单相 的 负载 电流 可 构造 ａ 两相 电流 ： 、
ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｒ ｃ ｓｏ
０ 引言
有 源 电力 滤 波器 是 一 种 治理 谐 波 和 补 偿 无 功 的 电力 电子装 置 ，而 谐波 电流 检 测 是其 关 键技 术 。 １８ ９ ４年 ，ｔ ｋ ｇ 等提 出 了三 相 电路 瞬时 无功 功 ｔ Ａ ａ ｉ 率 理 论 ，此 后 这 一理 论 被 不 断完 善 。现 在 ，基 于 三 相 电路 瞬 时无 功 功 率 理 论 的三 相 电路 谐 波 电流 检 测 方法 是 被 证 实具 有 应 用 价 值 ，得 到 公 认 的 较 为 成 熟 的 方法 。而 对 于 单 相 电路 ，还 没 有 一种 成

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald23无功和谐波电流对电网有着很多危害，有效的电网无功和谐波电流检测在无功和谐波治理中意义重大[1-2]。

单相电路中，一直没有很好的无功和谐波电流检测方法。

文献[3]涉及一种基于三相电路瞬时功率理论的单相电路谐波电流检测方法，文献[4]将其与一种基于单相电路瞬时功率理论的单相电路谐波电流检测方法进行比较，并指出后者具有更好的检测精度和更少的计算量优点。

但是文献[4]所提的基于单相电路瞬时功率的谐波检测方法实质上只是用电网电流减去检测出的有功电流，并没有考虑谐波电流和无功电流的分解。

该文在文献[4]基础上，对所涉及的谐波电流检测进行改进，给出了基于单相电路瞬时功率理论的单相电路无功和谐波电流的分解方法，对所提谐波和无功电流检测原理进行了简单的数学推导验证，给出了无功和谐波检测具体实现的Mat lab框图，并通过将其应用在SVG系统中，成功实现对电源无功和谐波电流的补偿，验证了所提无功和谐波电流分解方法的正确性。

1 单相无功和谐波电流检测原理单相电网电压如公式(1)所示，其中为电网电压的角速度。

sin()s m u U t(1)考虑单相电网中电流含有有功、无功和奇次谐波分量时单相电网电流如公式(2)所示。

①基金项目：大学生创新计划(项目编号：K 201504029)。

作者简介：谭颖婕(1994,9—)，女，汉，广西人，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化。

DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.32.023一种单相无功和谐波电流的检测方法①谭颖婕 陈业伟 程志键 林川璐 苟黎明 王聪（中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院 北京 100083）摘 要：无功和谐波补偿装置在工业中有许多的应用，有效检测无功和谐波电流是进行补偿的前提。

基于DQ分解法的瞬时功率理论在三相电路的无功和谐波检测中已有成熟的应用，但是单相电路的无功和谐波电流的检测依然没有很好的办法。

谐波及无功电流的直接检测方法孙生鸿,李　鹏,陈志业(华北电力大学电力工程系,河北省保定市071003)摘要:分析了现有的谐波及无功电流检测方法,提出了一种快速的谐波及无功电流直接检测新方法。

该直接检测方法引入比例微分环节(PD )作为负反馈,可以补偿滤波环节的延时,显著提高动态响应速度,并具有较好的检测精度。

当电网电压不对称时该方法同样适用。

最后,通过M A TLAB 仿真,验证了快速直接检测方法的有效性。

关键词:谐波电流;无功电流;检测;负反馈;M A TLAB 中图分类号:TM 93收稿日期:2002204211。

教育部博士点专项科研基金资助项目(1999007904)。

0　引言随着电力电子及非线性负荷的广泛应用,如何抑制电网谐波、提高电能质量问题已经提上日程。

目前现场大多采用无源滤波补偿装置和A PF 等有源滤波补偿装置,而有源滤波器具有能够实现动态连续实时补偿、不受电网元件影响等特点,在抑制电网谐波、提高电能质量方面显示出了强大的生命力。

为了实现有源滤波器件的实时性及良好的补偿性能,谐波及无功电流的实时检测就显得非常重要。

目前提出的各种检测方法可能在某一方面具有优越性,但都不尽完善。

现有的检测方法[1～4]主要有:自适应干扰对消法及基于人工神经网络的自适应检测法,这两种方法动态性能不够理想,适合负荷变化缓慢的情况;基于小波分析的检测法,在实时性方面有了改善,但在兼顾动态性和补偿效果两方面还有待进一步研究;基于瞬时无功功率理论的A B 0变换方法和d q 0变换方法,物理意义清晰、易于实现,但A B 0变换方法受电压畸变的影响较大,d q 0变换方法需要三角函数发生器,使实现变得复杂。

为改进以上方法的不足,本文在瞬时无功功率理论的基础上,对现有的谐波及无功电流检测方法进行简化,使检测过程更简洁、方便,力求兼顾并保证谐波及无功电流检测的动态效果和检测精度。

1　检测原理1.1　算法公共电网电压的畸变率往往很低,因此研究中假定电网电压为三相对称正弦电压。