基于PO法的谐波电流与无功电流检测方法没计

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。

单相电路谐波及无功电流检测的研究Lei Xiao, Guo Chunlin, Xu Yonghai华北电力大学电气与电子工程学院摘要：通过分析基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测的方法，提出了关于两相单相电路的检测方法的一些改进方法和提高电流分量的重要算法。

通过研究有功电流分离的方法，分析了一种新的单相电路谐波和无功电流检测方法。

理论分析和仿真结果证明了两种方法的正确性和有效性。

关键词：瞬时无功功率理论；有功电流分离；谐波和无功电流1.引言随着电力电子技术的发展，非线性转换器装置和高容量的动态负载在电力系统中得到了广泛的使用。

谐波污染越来越严重。

有源电力滤波器（APF）是能够实现连续动态实时补偿，减轻负面影响的电力系统元件。

能够抑制谐波和提高电能质量，目前已显示出强大的生命力。

该元件的应用表现和电器元件适用的检测方法有很大的关系。

有源滤波器的关键技术之一是如何检测非线性负载所产生的谐波和无功电流，以便迅速而准确地得到补偿信号。

1983年，Akagi H将三相瞬时无功功率理论已成功地应用于三相电路谐波和无功检测。

但是，这一理论提出了用于三相电路，如果在单相系统中使用，需要改善。

两个主要的改进方法是三期建设和两阶段建设。

第一种方法是构造一个三相系统的基础上的电压和电流的单相电路。

但其算法复杂。

两阶段构造的算法更简单，因为它直接将单相电流分量分为两个阶段。

有一些文献，讨论这种方法。

在当前的两个组件的结果是由改造前的逆矩阵的C组件的定义，需要更多的讨论。

在下面从信道的低通滤波器的输出是一个直流分量，而不是基波无功电流。

它需要另一种转变。

在高次谐波电流检测被提出，但没有无功电流。

现有文件中得到基波无功电流大约两阶段建设有没有一个明确的解释。

此方法需要更清晰说明。

本文完成了APF的单相电路谐波和无功电流检测的理论分析。

给出了一个完整的描述和一些改进的方法来构建两相，详细的表明如何通过这种方法获得当前的重要组件。

科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界0引言电力电子技术在推动电力系统发展,灵活高效地利用电能的同时,其设备又成为电力系统中最主要的谐波源,同时消耗无功功率[1-2]。

谐波的危害是多方面的,主要体现在:1)对供配电线路的危害:主要是影响线路的稳定运行和电能质量;2)对电力设备的危害:包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害;3)对用电设备的危害:包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。

4)对人体和电力测量准确性的影响:目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确。

谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁,给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害,被公认为电网的危害和人体生命的杀手。

1电力谐波的定义目前国际普遍定义谐波为:谐波是一个周期电气量正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍[3]。

以正弦波电压为例,可以表示式(1):式中U是电压有效值,θ是初相角,ω是角频率,T为周期;对于周期为T的非正弦波信号,在满足狄里赫利的条件下,可分解为如式(2)的傅立叶级数。

u(t)=2√U sin(ωt+θ)(1)u(ωt)=a0+∞n=1∑a n cos nωt+b n sin nωt()(2)式中:a0=12π2π0∫u(ωt)d(ωt),a n=1π2π0∫u(ωt)cos nωtd(ωt),bn=1π2π0∫u(ωt)sin nωtd(ωt)。

频率与工频相等的分量称为为基波,频率是基波频率大于1的整数倍的分量称为谐波,其频率为基波频率的整数倍。

2基于PQ法的谐波电流和无功电流检测设计2.1三相瞬时无功功率理论图1琢茁坐标系中的电压,电流矢量PQ法的理论基础是三相瞬时无功功率理论。

三相电路瞬时无功功率理论最早在1983年由赤木泰文提出,它是以瞬时实功率P和瞬时虚功率Q的定义为基础。

电网谐波和无功快速检测算法的研究和实现的开题报告一、研究背景随着现代工业的快速发展，电力系统的频繁使用和电器设备的不断增加，电力质量和能源效率的问题也日益突出。

在这些问题中，电网谐波和无功问题被普遍认为是影响电能质量和系统稳定性的主要问题之一。

因此，研究电网谐波和无功问题，实现快速检测算法，对于提高电力系统的稳定性和能源效率至关重要。

二、研究内容本研究的主要内容是针对电网谐波和无功问题开展研究，以实现快速检测算法。

具体研究内容如下：1.电网谐波问题的研究：分析电网谐波的形成机制和影响因素，并根据这些因素设计合适的谐波检测方法，并尝试使用深度学习技术提高谐波检测的准确性和效率。

2.无功问题的研究：分析电力系统中发生无功的原因和类型，并开展无功检测的算法研究，尝试将这些算法应用于实际电力系统中，提高系统的能源效率。

3.开发快速检测算法：基于以上研究成果，开发可快速检测电网谐波和无功问题的算法，并尝试将这些算法应用到实际电力系统中。

三、研究意义本研究的意义在于：1.提高电力系统的稳定性：通过电网谐波和无功问题的研究和实现快速检测算法，可以及时发现和解决系统中的问题，提高系统的稳定性和可靠性。

2.提高能源效率：通过无功检测算法和快速检测算法的应用，可以减少无效的能量消耗，节约能源和成本。

3.提高科研技术水平：本研究涉及到多种领域的知识和技术，包括电力系统、信号处理、深度学习等，将进一步提高研究人员的专业技术水平。

四、研究方法本研究将采用以下研究方法：1.文献调研：对现有的电网谐波和无功检测算法进行系统性的文献调研，了解电网谐波和无功检测领域的最新研究成果。

2.试验验证：采用实验和仿真验证所提出的检测算法的正确性和实用性。

3.深度学习算法应用：采用深度学习算法处理电力信号，并尝试将其应用于电网谐波和无功检测中。

四、预期成果本研究的预期成果如下：1．提出可行的电网谐波和无功快速检测算法，并在实际电力系统中进行验证。

一种谐波和无功电流检测的新算法一种谐波和无功电流检测的新算法0引言随着电力电子技术的发展，电力电子装置的应用越来越广，但是其产生的谐波对电网的污染，以及电磁干扰等，也带来了危害。

另一方面，现代用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。

而有源滤波器可以消除谐波，提高电力系统运行的稳定性，其研究和应用越来越受到人们的重视。

有源滤波器消除谐波的基本原理主要有两种：一种是向电网注入与负载的无功和谐波电流大小相等、方向相反的电流来补偿无功和抑制谐波，称为并联型有源滤波器；另一种是向串联变压器副边注入基波补偿电流，使串联变压器对电网基波电流呈低阻抗，对谐波电流呈高阻抗[1]，从而抑制谐波，这种方法称为串联型有源滤波器。

另外，还有串并联型、混合型等。

但是，无论采用哪一种，首先都必须将谐波和无功电流的值检测出来。

目前比较成熟的电流检测方法主要有基于瞬时无功功率理论[2]的p q检测法[3]和ip-iq检测法[4]。

但这两种方法须进行两次坐标变换，计算量较大，其中ip-iq检测法需要采用锁相环，而锁相环存在实现复杂，检测精确不高的问题。

本文研究了一种谐波和无功电流检测的新算法，并给出仿真结果和实验结果。

1谐波和无功电流检测方法的原理图1是并联型有源滤波器的系统框图，其基本原理是：通过检测环节计算出负载的谐波和无功电流，然后控制逆变电路输出，向电网注入与负载的无功和谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网电流中只含有基波有功分量。

这样，该装置既可以实现对谐波的滤波作用，又可以提供电力系统所需的无功电流，便可大大提高电能利用率，提高经济效益。

图1并联型有源滤波器的系统框图本文提出一种新的谐波和无功电流检测算法，图2为负载谐波和无功电流的检测原理图,图中虚线框内为直流侧电压控制部分。

，首先检测出实际负载电流和电网电压，对这6个量进行计算即可得到所需的三相负载谐波和无功电流。

图2谐波和无功电流检测算法原理图为简单起见，假定电网电压三相对称、无畸变，则uA=UMsinωtuB=UMsin(ωt－2π/3)（1）uC=UMsin(ωt＋2π/3)负载电流iA，iB，iC可以表示为基波与谐波之和，即iA=iA1＋iAkiB=iB1＋iBk（2）iC=iC1＋iCk考虑到负载不对称，将电流分为正序、负序、零序，则基波电流为iA1=i1＋sin(ωt－φ)＋i1－sin(ωt＋θ1－)＋i10iB1=i1＋sin(ωt－φ－2π/3)＋i1－sin(ωt＋θ1－＋2π/3)＋i10iC1=i1＋sin(ωt－φ＋2π/3)＋i1－sin(ωt＋θ1－－2π/3)＋i10（3）式中：i1+，i1-，i10为基波正序、负序、零序分量的幅值；φ为功率因数角；θ1－为基波负序的初始相位。

一种新型谐波与无功电流检测方法摘要】在比较传统方法的基础上，从检测算法的基本原理出发，提出一种新型谐波无功电流检测方法，并运用PSIM是仿真软件进行验证表明这种基于负载基波有功电流幅值检测的补偿电流检测方法具有很高的稳态精度和动态响应速度。

关键词：检测方法；检测算法；仿真；PSIM1引言对有源电力滤波器而言，谐波检测算法是决定滤波性能优劣的关键。

目前已有多种谐波检测方法，其中，基于瞬时无功功率理论的谐波无功电流检测方法是目前为止最为成熟的一个，就其控制算法而言，但是，很多检测法在电源电压畸变或三相不对称时，谐波的检测精度会受到影响，而有一些增加了系统的复杂程度，降低了可靠性。

本文提出一种新型谐波无功电流检测方法。

它从负载电流中分离出基波正序有功电流幅值五，然后乘以单位幅值的电压波形，得到基波正序有功电流的瞬时值，进而从负载电流中分离出谐波和无功电流分量。

2检测算法的基本原理设电网三相电压123.jpg、和正弦且三相对称。

负载电流456.jpg、和表示为基波与谐波电流的分量和：式1.jpg（式1）如果三相负载不平衡，可将负载电流分解为正序、负序和零序分量。

谐波电流可分解为正序、负序和零序，k次谐波电流可表示如下：式2.jpg（式2）式中，，，分别是次谐波正序、负序和零序分量的幅值，，，分别是次谐波正序、负序和零序的初始相位。

三相瞬时有功功率P包含一个直流分量和一系列交流分量，直流分量由基波正序分量构成，其值为：式3.jpg（式3）交流分量由基波负序分量和谐波分量构成，其中，最低频率为50Hz。

因此，瞬时有功功率通过一个低通滤波器后，可以提取出基波正序有功功率。

负载电流的基波正序有功分量的幅值可由下式得到：式4.jpg（式4）通常情况下，电源电压的波形正弦度良好，可由下式求出三相电压的单位同步信号。

如果电源电压存在畸变，则可先利用带通滤波器加以解决。

式5.jpg（式5）于是，进一步得到三相负载电流的谐波与无功分量，负载电流与基波有功电流做差，即得到APF的补偿指令：式6.jpg（式6）按照上述算法，谐波与无功电流分量的检测原理图如图1所示。

一种单相电路谐波及无功电流实时检测方法车蓉蓉;徐蓉【摘要】为减小谐波对电网的污染和补偿无功功率提高功率因数,针对单相电流,在基于瞬时无功功率理论的基础上,详细研究了对基波有功电流、无功电流和谐波电流的提取方法,并在此基础上提出了一种检测任意高次谐波的方法,该方法控制简单、容易实现.仿真和实验研究都证实了该方法的有效性和可行性.【期刊名称】《江苏电机工程》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】4页(P41-44)【关键词】谐波检测;无功电流;单相电路【作者】车蓉蓉;徐蓉【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京210061;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京210061【正文语种】中文【中图分类】TM714目前，治理电网谐波和提高功率因数成为电力电子技术以及电力系统中的一个重要热门课题。

有源滤波器（APF）是近年来发展起来的一种抑制电力谐波和补偿无功电流的新型电力电子装置[1]。

目前的APF大多是针对三相电路[2，3]，而事实上由单相电路中的非线性负载所引起的谐波危害也很严重，对单相电路中的谐波进行抑制也越来越引起了人们的重视。

与三相有源电力滤波器系统相似，要抑制谐波污染和提高功率因数，必须准确的检测出单相电路中的谐波和无功含量。

现有单相电路的谐波检测方法都有不足，基于FFT的采样数字计算方法，由于需要一定的采样计算时间，造成谐波检测速度慢[4]；把基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波检测方法推广到单相电路，但是由于首先构造三相电路并要对畸变电流进行90°相移，算法复杂，实时性差[5]。

基于神经元的自适应谐波电流检测方法，虽然电路结构简单、动态响应速度快、检测精度高，但它不是一种常规的方法，实际应用还需做进一步深入研究。

1检测原理基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法已经成熟地运用在三相电路中[3]，其实质是把需检测的三相瞬时电流、电压，经线性变换后相乘，从而使得基波电流所对应的瞬时功率为一直流量，以便于分离出去。

谐波及无功电流的检测方法摘要：有源电力滤波器的滤波效果主要取决于控制系统对谐波电流的检测精度。

因此有必要对谐波电流的检测方法进行研究，以此来提高有源电力滤波器的滤波效果。

目前，国内外学者所研究的谐波检测算法都是基于赤木泰文在1987年提出的瞬时无功理论来进行创新与改进。

本文详细介绍了一种谐波检测算法，并分析了其频域特性。

一般来说在电网中谐波的含量要小于基波电流的幅值，本文为了获得较好的检测效果，提出了在瞬时谐波电流检测中设定一个低通滤波器的解决方案。

1.谐波检测方法谐波信号检测，又称为谐波参考电流或者电压的获取方法，是通过获取谐波的相关信息来控制有源滤波的输出。

使用该方法能在相当大的程度上调节有源滤波器的输出，提高工作性能。

随着电子信息技术的快速发展，模拟信号的检测方法已经不再适用，产生了数字信号检测方法，来实现对谐波和基波的无功检测。

目前，检测谐波电流方法主要分下面几种有：2.1.2基于三相不平衡的电压控制算法上述的控制方法与检测方法都是基于负载三相平衡的，但在实际情况中负载绝对平衡的情况是基本不存在的。

实际中电弧炉或者其他非线性负载的三相电极相互独立地投入运行，很容易造成负载的三相不平衡，从而会产生很大负序电流。

基于以上三相负载不平衡的情况，本文给出了一种基于三相负载不平衡的电压控制算法，并对这种控制算法进行了简要的分析。

该控制算法的原理是：首先，将检测到三相电压经过矩阵进行坐标变换，将三相电压瞬时值变换成静止参考轴分量。

然后，对静止参考轴分量进行正序与负序变换，分别提取出正序分量与负序分量。

由于下面的控制算法对负序、正序分量进行分开控制，且控制原理基本相同。

所以下面以控制正序分量为例来分析该控制过程。

将提取出的正序分量通过低通滤波器，得到正序电压分量中的直流分量，此时就可以计算出正序电压峰值的大小和正序电压角度的大小。

将上述得出的电压值与参考值作差，将得到的差值经过PI调制可以得到连接电抗器上的压降，将此压降值与负载端的正序电压峰值相加，这样就可以得出有源滤波器需要补偿的正序电压信号值。