谐波电流测定试电路

（ 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

谐波检测电路设计对于有源电力滤波器(APF)而言，实时准确地检测出谐波电流是非常关键的，它的快速性、准确性、灵活性以及可靠性直接决定APF的补偿性能。

设计的谐波检测电路检测出的多路模拟信号会有一定的延迟性，这会大大影响APF计算谐波的精确性和准确性。

本文中谐波检测装置所用的AD7656具有6路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度高。

以上优点弥补了目前APF中谐波电流检测技术的缺陷，而且抗混叠滤波器、隔离放大器、过零检测电路、锁相倍频电路的设计增强了检测的精确性。

1 装置整体运行原理及相关算法1．1 装置运行原理图1为并联型有源电力滤波器的原理结构框图。

图中，交流电网对非线性负载电，非线性负载为谐波源，产生谐波并且消耗无功功率。

有源电力滤波器由4部分组成：谐波电流检测电路、电流跟踪控制电路、主开关器件驱动电路和主电路。

谐波电流检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法，根据有源电力滤波器的补偿目的检测出负载电流中的谐波分量，同时还要检测直流侧母线电容电压。

然后将这些信号输入电流跟踪控制电路，通过控制算法生成一系列PWM信号，以此作为补偿电流的指令信号。

这些信号经过电平转换后输入主开关器件驱动电路，驱动主电路中的主开关器件。

此时，APF产生并向电网注入补偿电流，该电流与非线性负载电流相位相反，幅值为负载电流中的谐波分量，从而达到滤波目的。

有源电力滤波器检测模块的工作框图如图2所示。

6路电流信号包括三相电流ia、ib、ic以及由APF发出的补偿电流，这6路电流信号经霍尔电流传感器变换后，在高精度取样电阻上形成与原信号成比例的电压信号，霍尔电流传感器采用LEM公司生产的LA55-P，采用这种霍尔传感器加高精度取样电阻的方式，可以获得更好的抗干扰能力，模拟信号变换的精度更高。

直流母线电压信号经霍尔电压传感器变换后，由于对直流母线电压的精度要求不高，就不再进行信号调理而直接进入A／D芯片的模拟信号输入通道。

高通和低通滤波器对谐波检测电路检测摘要从基于瞬时无功功率理论的一种谐波电流检测方法，推出了采纳高通和低通滤波器的两种谐波电流检测电路。

利用MATLAB仿真软件建立了相应的仿真电路，并就滤波器对谐波电流检测电路检测效果的妨碍进行了仿真研究，同时对两种电路的性能进行了比照，结果讲明，滤波器的截止频率、阶数和类型对检测电路的动态响应过程、检测精度都有非常大妨碍。

谐波电流检测电路采纳低通滤波器，不管从设计上依然从检测效果都有优势。

要害词：有源电力滤波器瞬时无功功率理论谐波检测滤波器AStudyaboutInfluenceofHighandLowPassFiltersonDetectingEffectofHarmonicsDetectionCircuitsWangQun YaoWeizheng WangZhaoan(Xi'anJiaotongUniversity710049China)Abstract Twocircuitsusinghighpassandlowpassfiltersareobtainedbyintroducingadet ectingapproachofharmoniccurrentsbasedontheinstantaneousreactivepower theory.TheirsimulationcircuitsarebuiltbyMATLABsimulationsoftware,res pectively.Thesimulationstudiesabouttheinfluenceofthefiltersinthedetecting circuitontheirdetectingeffectarecarriedoutand,atthesametime,theperforma ncesoftwocircuitsarecompared.Theresultsshowthatthedynamicresponsean dthedetectingprecisioncangreatlybeinfluencedbythecut-offfrequencies,the orderandthetypeofthefilters,andthatthecircuitcontainingLPFisbetterthanthe onecontainingHPFinbothdesignanddetectingeffect.Keywords:Activepowerfilter InstantaneousreactivepowertheoryHarmonicdetection Filter1 引言有源电力滤波器(APF——ActivePowerFilter)是近年来开展起来的一种抑制电网谐波的先进手段［1］。

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。

谐波电流测试标准要求引言：谐波电流是指在电力系统中，电流波形不符合正弦波形的电流成分。

谐波电流的存在会引起电力系统的谐波污染，并对系统设备和电能质量造成不良影响。

因此，为了评估电力系统中的谐波电流水平，制定了谐波电流测试标准要求。

一、测试目的谐波电流测试的主要目的是评估电力系统中的谐波电流水平，以确定系统的谐波污染程度。

通过测试，可以得出谐波电流的频率、幅值和相位等参数，为系统的设计和优化提供参考依据。

二、测试基础1.测试仪器：谐波电流测试需要使用谐波电流测试仪，该仪器具备高精度的测量能力，能够准确地测量电流的谐波成分。

2.测试方法：常用的谐波电流测试方法包括直接测量法和间接测量法。

直接测量法是通过将测试仪器与被测电路连接，直接测量电流波形的谐波成分。

间接测量法则是通过测量电压和阻抗等参数，计算出电流的谐波成分。

3.测试环境：为保证测试结果的准确性，测试应在无谐波污染的环境下进行，避免其他因素对测试结果产生干扰。

三、测试要求1.测试频率范围：谐波电流测试应涵盖电力系统中的主要谐波频率，包括2次谐波、3次谐波、5次谐波等。

测试频率范围应根据实际情况确定。

2.测试精度：测试仪器应具备高精度的测量能力，能够准确地测量电流的谐波成分。

测试精度应符合相关的国家或行业标准要求。

3.测试时长：测试的时长应足够长，以获取稳定的测试结果。

一般情况下，测试时长不少于30分钟。

4.测试数据记录：对于每次测试，应记录测试仪器的型号、序列号、测试时间、测试位置等信息，并保存测试数据和测试报告。

5.测试结果分析：根据测试数据，对谐波电流的频率、幅值和相位等参数进行分析，评估电力系统的谐波污染程度，并提出相应的改进建议。

四、测试报告测试报告应包括以下内容：1.被测电路的基本信息，包括电流额定值、电压等级、接线方式等。

2.测试仪器的型号、序列号和校准情况。

3.测试环境的描述，包括测试时的温度、湿度等。

4.测试结果的详细数据，包括谐波电流的频率、幅值和相位等参数。

谐波电流测试谐波电流测试（Harmonic Current）
1. 谐波电流测试参考标准：IEC61000-3-2:2001
2. 谐波电流测试主要测试设备：
限值：
表 1 A类设备的限值
谐波次数n最大允许谐波电流奇次谐波
3 2.30
5 1.14
70.77
90.40
110.33
130.21
15≤n≤390.15×15/n
偶次谐波
2 1.08
40.43
60.30
8≤n≤400.23×8/n
（注：B类设备输入电流的各次谐波不应超过表1给出值的1.5倍。

）
表 2 C类设备的限值
谐波次数n 基波频率下输入电流百分数标示的最大允许谐波电流/%
22 330×λ510 77
95
11≤n≤393
λ是电路功率因数。

表3 D类设备的限值
谐波次数n 每瓦允许的最大谐波电流
mA/W最大允许谐波电流A
3 3.
4 2.30
5 1.9 1.14
7 1.00.77
90.50.40 110.350.33
13≤n≤39 3.85/n（见表1）
A类：平衡的三相设备；
家用电器，不包括列入D类的设备；
工具，不包括便携式工具；
白炽灯调光器；
音频设备。

未规定为B、C、D类的设备均视为A类设备。

B类：便携式工具；
不属于专用设备的电弧设备。

C类：照明设备。

D类：功率不大于600W的下列设备：
个人计算机和个人计算机显示器；
电视接收机。

电流谐波法在电力电缆状态检测诊断的应用进展摘要：伴随着各行各业的不断进步和发展，我国的电力发展也有了很大的进步，电流谐波法在进行电力电缆状态的检测诊断过程中得到广泛的应用，成为现阶段一种新型的技术，实现了电力电缆检测诊断的可靠性的提高，具有非常重要的应用意义和价值。

本篇文章将对电缆谐波的检测诊断方法、优缺点及未来发展趋势进行具体的阐述，希望可以为大家提供参考借鉴。

关键词：电流谐波法；电力电缆；检测诊断；发展引言：电力系统中的电力电缆进行供电具有很强的可靠性、受到外界环境的影响是比较小的、占地面积比较小、能够更好的是实现城市美化，伴随着城市中电网的不断扩大，电力电缆被广泛的应用。

电缆的使用时间越长，会受到外界环境影响、电流影响、热影响、机械影响等，导致电缆很容易出现绝缘性能、机械性能、电气性能的降低。

进行电力电缆的检测诊断是非常必要的，能够对于电缆老化程度的有效评估，尽最大可能避免电线电缆出现安全事故，实现配电网高效、可靠的运行。

1、电流谐波检测诊断方法1.1仿真研究进行电缆仿真主要包括以下几方面：①搭建电缆模型；②进行电缆变化和电缆老化的呈现；③进行电缆老化与磁场变化的呈现。

采用有限元法进行电缆磁场和现场的仿真，在仿真模型中放置水树障碍，对于水树的生长阶段进行改变，将一个微孔通过水通道的有效连接实现两个微孔的转变。

伴随着水树的不断生长，线芯位置的磁场强度也会不断变强，磁场的峰值与对应位置不会发生改变，都会在第一个微孔的末端，微孔的增多和水通道的搭建使得绝缘层磁场的强度出现波动。

微观上来看，水树的不断生长，最大电流的密度会在水树的末端，伴随着分子电流的不断增加，就会导致磁场强度峰值也在微孔末端。

经过仿真研究，我们可以得出结论，水树障碍会直接影响绝缘层中的磁场分布情况，使得分子电流密度产生改变，电路的改变会导致线芯磁通出现变化，使得磁场强度也随之变化，磁场与电流是紧密联系在一起的，会使得线芯中出现高次谐波。

低 压 电 器 （ｏ８ １ ） ２ ０ № ７
通用低压电器篇
・ 电能质 量 ・
单 相 电路谐 波 电流检 测 的 一种 参 考 方 法 的仿 真研 究 术
李 自成 ， 孙 玉坤 ， 刘 国海 ， 李凤祥 ， 杨 建 宁
（ 苏大 学 电气信 息工程 学 院 ，江 苏 镇 江 ２ ２ １ ） 江 １ ０ ３
Ｌ ｉ ｅｇ， Ｓ Ｎ ｕ ｕ ＩＺ ｃ ｎ ｈ Ｕ Ｙ ｋ ｎ， Ｌ Ｕ Ｇ ｏ ａ ， Ｌ ｅ ｇ ｉｎ Ｙ ＮＧ Ｊａ ｎｎ Ｉ ｕｈｉ ＩＦ ｎ ｘａ ｇ， Ａ ｉｎ ｉｇ
（ ｏ ｅｅｏ Ｅｅｔｃｌ ｎ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉ ｇｕＵ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｌ ｒ ａ ａｄＩ ｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｓ ｎｖ ｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ｌ ｃｉ ｎ ｉ ｉ ａ ｅ ｔ ａ
ｓ ｎａ ｅｕ ａ ｔ ｅｐ ｗ ｒ ｈ ｏｙｏ ｔｒ — ｈ ｓ ｉ ｕｔ ｒ ｅｅ ｃ ｄｍｅ ｏ ）ｗ ｓ ｒｓｎｅ ．Ｔ ｅＭａ ａ ｉ ｌ ｉ ｔ ｔ ｏ ｓｒ ｃｉ ｏ ｅ ｅ ｒ ｆ ｈｅ ｐ ａｅｃｒ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔ ｄ ａ ｅｅ ｔｄ ｈ ｔ ｂｓ ａ ｏ ａ ｎ ｅ ｖ ｔ ｅ ｃ （ ｆ ｈ ｐ ｌ ｍｕ ｔ ｎ
摘 要 ： 出了基 于三相 电路 瞬时无功理论 的单相 电路谐波 电流检测 方法 （ 提 参考 李 自成 （ ９ ７ ） １６ 一 ，
方法 ） 的仿真研究 。根据该参考 方法建立 了 Ｍａ ａ ｔ ｂ仿真模 型 ， ｌ 确定 了低通 滤波器 的类 型、 阶数 和截止频率 。在 电源 电压无畸变 、 畸变和频率 变化情 况下 ， 发生 对该参 考方法

-发输变电-光伏并网逆变器的谐波电流测量黄浩锋胡振球(广东产品质量监督检验研究院,518300，广东广州)1谐波电流的测量NB/T32004-2013《光伏发电并网逆变器技术规范》不仅对谐波电流含量&限值做了要求，且对谐波电流含有率限值做了相关规定：逆变器运行时，注入电网的谐波电流THD@限值为5%&GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》和GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》仅对谐波电流含量限值做了规定。

T(D@=&/厶x100%(1)式中：&——谐波电流含量，Q&——基波电流，A华为SUN2000逆变器和阳光SG60KTL逆变器在不同负载率下的谐波电流测试结果分别如表1'表2所不。

表1华为SUN2000逆变器在不同负载率下的测试结果负载率5%10%30%50%70%100% & 1.403 1.527 1.647 2.001 2.094 2.239 TH)12.41011.827 2.774 2.139 1.881 1.498于安装在户内或高压柜内的电压互感器，由于受空间尺寸限制，所以无法更换为全绝缘的电压互感器。

对于高压绕组尾端及二次绕组端子开放式的半绝缘式电压互感器，可以在其尾端引出端子与地和二次接线端子之间加绝缘材料，从而避免端子间距离过近造成的放电。

但是，该措施无法加强内部绝缘，因此不能从根本上消除故障的发生。

而且，对于封闭式电压互感器，无法使用这一措施。

综上所述，第二种方案由于具有一定的主观性，第三种方案由于适用条件受限且不能从根本上解决放电问题，都不能有效避免类似电压互感器故障的发生，而第一种方案既能解决存在的问题，又具可行性，因此应为最佳选用方案。

■■■(2020-1)表2阳光SG60KTL逆变器在不同负载率下的测试结果负载率5%10%30%50%70%100% & 2.883 3.074 3.783 4.675 4.797 5.649 TH)31.15014.713 5.343 2.934 3.220 2.864分析测试数据可知，&和逆变器的负载率相关性不大；负载率越高，T(D@越低。

谐波电流测试不确定度评定报告
1.目的
本报告介绍了谐波电流测试不确定度的评定过程,不确定度的评定结果适用于青岛市产品质量监督检验所的谐波电流测量;
2.测试方法及测试配置
测试方法的依据为国家标准；
测试配置如下图所示：
I =谐波电流测量电路 U =电压测量电路
3.测试设备列表：
4.参考资料：
CNAS —GL07电磁干扰测量中不确定度的评定指南
GB/Z 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第4-1部分 不确定度、统计学和限值建模 标准化的EMC 试验不确定度
GB/无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第4-2部分 不确
定度、统计学和限值建模 测量设备和设施的不确定度
5.不确定度的评定
不确定度主要考虑电源、分析仪以及测试系统的重复性和被测件的重复性; 数学模型：被测量H I 按下式计算：
H I = U M + U A +S R +EUT R
构成测量不确定度的各个分量如下：
取10次稳定负载的基波电流进行计算
R
s
谐波电流测试的不确定度为0-2kHz: %包含因子取k=2,置信水平近似为95％;计算公式：
)c H u (I
U H I ＝k )c H u (I
6.在符合上述条件下的测量结果,可以直接使用本不确定度的评定结果;如果仪器设备重新计量,则应该重新计算结果.。

质量 恶化 ， 严重 时甚 至影 响到 电力 系统 的安 全运行 。 采用有源 电力滤 波器 是 当前 谐波 抑 制 的一个 重 要 趋势 。这种 滤波 器 能动 态 抑制 谐 波 、 偿无 功 ， Ｊ 补 能对变化 的电 网谐 波 及无 功 电流 实现 连 续动 态 的跟 踪补偿 ， 特性不受 电网阻抗 的影 响。有源滤 波器 补偿 的关键技术 是实 时检 测 负载 电 流 中的谐 波 和无 功 电 流分量 ， 以得到有源滤 波器所需 的参 考补偿量 。
丁菊霞 ， 张秀峰
（ ．西南交通 大学峨眉 校 区， １ 四川 峨眉 山 ６０ ４ ； ２ 西南交通 大学， １０ ２ ． 四川 成都 ６０ ３ ） １０ １
摘 要 ：有功电流分 离法是近年来 出现 的一种单相 电路谐 波和 无功电流检测新方法。在 电气化铁路 中， 电力机 车是一个运行的 、 急剧 变化的单相牵 引负荷 ， 当由其 引起 的 电网电压波 动较严 重时 ，可能导 致该检 测方 法 中
维普资讯
第 ３ 卷 第 １ 期 ４ ４
２ ０ 年７ １ ０６ 月 ６日
继 电器
ＲＥＬＡ Ｙ
Ｖ０ ． ４ １ ３ Ｎｏ １ ．４
Ｊ１ １ ｕ ． ６，２ ０６ ０
５ ３
一
种 无 锁 相环 的 单 相 电路 谐 波 和 无 功 电流 检 测 方 法
该 方法 可 以实 时 、 确地 检测谐 波 和无 功 电流 。 准
ｌ 无锁 相环 的单相 电路谐 波 和无 功 电流 检 测的基本原理
不失一 般 性 ， 假设 电网 电压无 畸变 ， 令 。ｔ （）＝
谐波与无功 电流检测 的方法有很 多 ， 有功 电流分 ＣＳｏ， Ｏ ｔ周期性非正弦电网电流用傅里叶级数展开 ｔ 离法是近年来出现的一种单相电路无功和谐波电流 为 ： 检测新方法 。其基本原理是将单相电网电流进 ｉｔ ）＝ｌ ｃ ｓ ｔ ＋ ）＋ Ｌ ｃ ｓ ｎ ｔ ）＝ （ ｌ ｏ （ ｔ １ ｍ ｏ ０（ｔ ＋ ｏ 行分解 ， 用与电网电压同频同相的单位正余弦信号分 ｎ ＝３ ｔｍ３ ８ ｌ Ｏ ｔ 一 ， ｓｎ ｌ ｉ ｔ＋ ｉ１ Ｃ Ｓｔ ０ ｏ ｌ ｉ ｓｎ ｔ ｏ 别与电网电流相乘 ， 经过低通滤波器后得到电网电流 中的瞬时基波有功电流和瞬时无功电流， 进而得到瞬 ， ０（ｔｔ ）；ｇ （）＋ｉ （）＋ 胁ｃｓｎ ＋ ｏ ’ ｔ ｌ ｐ ｌｔ ｑ 时谐波电流。该方法算法简单， 硬件实现容易。 有功电流分离法中， 与电网电压同频同相的单位 ｉ（） ＝ｉ（ ）＋ｉ（ ） ｈｔ 。ｔ ｈ ｔ （） １ 式 中： （） ｔ为瞬时基波电流； 。ｔ 为瞬时基波有功 。 （） 。 正余弦信号是用锁相环得到的。使用锁相环虽然可 以得到电网电压的基频和初相角， 但也容易受到信号 电流 ；。ｔ为瞬时基波无功 电流 ； （ ） ｉ （） 。 ｉ ｔ 为瞬时谐波 的影响口 。在 电气化铁道 中， Ｊ 电力机车是一个运行 电流 。 。 为基波 电流 ｉ（） 。ｔ 的初 相 角 ； 为各 次 谐 的、 急剧变化的负荷 ， 势必引起牵引供 电系统网压的 波 电流 的相位 角 。 波动 ， 当电网电压波动较严重时 ， 较大的频率偏移会 般 电 网电 流 中都 含 有 ３次 以上 的谐 波 ， 故上 导致 锁相环处 于失 锁状 态 而无 法 准确地 进 行相 位 跟 式 中 的 ｎ以 ３为下 限。 踪， 从而难以得到与电网电压同频同相的单位正余弦 式（ ） １ 中电 网 电流 ｉ可 以测 出 ，Ｏ ｔ 与 电网 ＣＳ 是 ｏ ｔ 信号 ， 也就无法准确地进行谐波和无功电流的检测。 电压 同相位 的正弦量。如果 能够计算 出 ， 和 。 。 ， 文 献 ［ ］ 出 了一 种 无 锁 相 环 的 方 法 ， 方 法 就可算出基波有功和无功 电流 ， ６提 该 从而得到谐波电流 。 分 析 了三相 电路 ｄ—ｑ变 换 过 程 中频 率 偏 差 对 检测 在 电气 化铁 道 中 ， 电压 电流 的基 频 都 是 ５ ｚ ０Ｈ ，

谐波电流测试方法
谐波电流测试谐波电流测试（Harmonic Current）
1. 谐波电流测试参考标准：IEC61000-3-2:2001
2. 谐波电流测试主要测试设备：
限值：
表 1 A类设备的限值
谐波次数n最大允许谐波电流奇次谐波
3 2.30
5 1.14
70.77
90.40
110.33
130.21
15≤n≤390.15×15/n
偶次谐波
2 1.08
40.43
60.30
8≤n≤400.23×8/n
（注：B类设备输入电流的各次谐波不应超过表1给出值的1.5倍。

）
表 2 C类设备的限值
谐波次数n 基波频率下输入电流百分数标示的最大允许谐波电流/%
22 330×λ510 77
95
11≤n≤393
λ是电路功率因数。

表3 D类设备的限值
谐波次数n 每瓦允许的最大谐波电流
mA/W最大允许谐波电流A
3 3.
4 2.30
5 1.9 1.14
7 1.00.77
90.50.40 110.350.33
13≤n≤39 3.85/n（见表1）
A类：平衡的三相设备；
家用电器，不包括列入D类的设备；
工具，不包括便携式工具；
白炽灯调光器；
音频设备。

未规定为B、C、D类的设备均视为A类设备。

B类：便携式工具；不属于专用设备的电弧设备。

C类：照明设备。

D类：功率不大于600W的下列设备：
个人计算机和个人计算机显示器；
电视接收机。

自适 应 噪声 抵 消技 术 是信 号处 理 中的一种 信 号 检
要 检 测 出来 的信 号 ， 基 波 电流 ｉ看 成 噪 声 ， 而 ｆ 即相 当于
７ ，ｈ ／ ｉ ０ ｒ 和 ｆ 不相 关 的 。 是 同时 必 须 选 择 一个 与 ｉ 相 关 ｆ
测 技 术 ， 能把 一 个信 号 Ｓ 受 干扰 信号 ∞（ 中分离 它 从 是）
维普资讯
基 于 自适 应 噪声 抵 消技 术 的 谐 波 电 流 检 测 电 路 研 究
杨 露露 单葆 国 （ 山东 电力 研 究 院 ， 山东 济 南 ２０ ０ ） ５ ０ １
［ 摘
要 ］ ｒｅ ５ ｙ －自适 应噪 声抵 消技 术 的谐 波 电流检 测 方 法进 行 了分 析 研 究 ， 出 了一 种 自适 应 谐 波 得
随着 电力 电子装 置 的 广 泛应 用 ， 网 的谐 波 问题 电
是相 关 的 。 基本 原 理 是 ： 其 自适 应 滤 波 器 Ａ Ｆ通 过 系 统 输出 ｅｋ （ ）的调 节对 参 考 输 入 １ 行 自适 应 地 滤 波 ， 进 得 到与 原始 输 入 中 的干 扰 。 似相 等 的干 扰 ／ ， 近 Ｚ 于 ． ０ 是 ｅ 是） 为 ∞（ 与 。 之 差就 接 近 等 于信 号 Ｓ 从 （ 作 是） ， 而 将信 号 Ｓ 含 有干 扰 的原始 输 入 中分离 出来 。 从
流检 测 电路 ， 实 现这 种 电路 需 用大 量 的乘法 器 ， 整 但 使
人
人
一
一
＋ ＋
Ｉ
一
Ｐ七 ≈ （：
～
Ｓ
个 电路 的实 现 和 调 节 都 很 困难 。鉴 于 此 ， 文 通 过对 本 自适 应 噪声 抵 消 技术 （ｄ ｐｉｅｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ－ ａａ ｔ ｏｓ ｃ ｃｌ ｇｔｃ ｎ ｌ ｖ ｅａ ｉ ０ ｇ Ａ Ｔ 的分 析 ， 出 一 种 采 用 较 少 乘 法 器 的 ＮＣ ） 推 自适 应 谐 波 电流 检 测 电路 ， 利 用 ＭＡ Ａ 并 ＴＬ Ｂ仿 真 软

谐波电流检测环节的延时及补偿方法徐勇;荣飞;朱文杰;顾瑛【摘要】谐波电流检测环节的精度是影响有源电力滤波器(APF)谐波抑制性能的关键环节.指出了以FBD(FryzeBuchholz-Dpenbrock)法为代表的谐波电流检测过程中的延时,建立了APF数学模型,描述了延时对APF性能的影响.在此基础上,硬件上在A/D采样之前加入串联超前补偿环节,用来补偿抗混叠模拟滤波器产生的延时;软件程序里采用一阶全通滤波器对其他纯延时环节进行总体相位补偿,有效地抑制了谐波检测环节的相位误差.仿真结果证明了所提方案的正确性与有效性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2014(038)005【总页数】5页(P957-961)【关键词】有源电力滤波器;谐波检测;FBD法;延时;串联超前补偿;一阶全通滤波器【作者】徐勇;荣飞;朱文杰;顾瑛【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM91目前各种以开关方式工作的电力电子装置不断增加，使电力系统的电压、电流发生畸变，给供电质量造成严重污染。

补偿电力系统的谐波，改善电能质量成为急需解决的技术问题[1]。

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率均变化的谐波和无功进行补偿，可以克服传统LC无功补偿的缺点，因此研究APF具有重要的实际意义。

APF属于实时控制装置，理论上要求补偿电流实时跟踪负载谐波电流分量。

但延时的存在使得补偿电流与电网电流会有一定的相位差，会对高次谐波补偿效果造成影响，甚至放大高次谐波，不但影响APF补偿效果，还有可能对电网造成谐波污染[2]。

目前常用的电流检测方法有很多，主要有频域检测方式和时域检测方式两大类[3]。

图 1 谐波电流检测电路
2 低通滤波器的影响
低通滤波器的设计有一定的难度 ,用实验方法 研究它对谐波电流检测电路检测效果的影响 ,过程 复杂 ,也不方便. 用仿真的方法虽然能够弥补实验方 法的缺陷 ,但以往要通过自己编程来进行仿真研究 , 这不但需花费大量的时间调试程序 ,难于保证结果 的正确性 ,而且很难按照自己的意愿把结果用图形 形象直观地表示出来. 所以到目前为止 ,关于谐波电 流检则电路中低通滤波器对动态响应过程和检测精 度的影响 ,相关的研究工作很少. 现在 ,各种方便 、可
对应[5] . 显然 , 用 LPF 就能分离出 ip和 iq. 再经与式 (1) 相反的变换 , 便可得到 ia 、ib 、ic 的基波分量 iaf 、 ibf 、icf分别为ຫໍສະໝຸດ 1i af ibf
=
(
2 ) 1/ 2 3
-
1 2
icf
-
1 2
0 31/ 2/ 2 - 31/ 2/ 2
sinωt - cosωt
理论的一种谐波电流检测方法. 其相应的电路原理 框图如图 1 所示. 其中 , PLL 是一锁相环电路 ,通过 电压 ua ,它能产生与电源电压同步的正弦和余弦信 号[4] . 当 APF 同时补偿谐波和无功功率时 ,只需断 开图 1 中的 iq 通路即可 ,此时 ,被检测电流中的谐 波和无功电流能被同时检测出来. 很显然 ,在所建立 的谐波电流检测电路中 ,LPF 的性能对最终得到的 谐波电流指令信号有影响.
-
cosωt sinωt
·
ip
=
C23
Cp-
1 q
ip
(4)
iq
iq
其中 : C23是两相到三相的坐标变换阵. 于是 , 利用减

（） １
个与其大小相等、 向相反 的电流 ， 方 与电网电流相
加， 从而抵 消谐 波电流 ， 达到动态抑制谐波 的 目的。 有源电力滤波器的关键技术是实时检测负载电流的
式中：ｔｔ ｉ ） （ ——瞬时基波电流； ｉ （） １ｔ ——瞬时基波有功电流 ； ｆ （） ｌｔ ——瞬时基波无功电流 ； ｉｔ ｈ ） （ ——瞬时谐波电流。 设电网电压为 （） ｃ ａ ， ＝ ｏ ， 含有谐波的周期 ｓｔ 性非正弦电网电流用傅立叶级数展开为：
维普资讯
第 ２ 卷第 ６ ９ 期
２Ｏ 年 １ 月 Ｏ６ ２
四 川 电 力 技 术
￥ｄｍ ｎ Ｅｅ ｔｅＰ ｗ ｒＴｅ ｎ ｌ ｉ ｌｅｒ ｏ ｅ ｅｈ ｄｏ ｌ ｇ
Ｖｏ ． ９， ｏ． １２ Ｎ ６ Ｄｅ ． Ｏ ６ ｅ． ２ Ｏ
低 通 滤 波 器对 单 相 电路谐 波 电流检测 的影 响 分 析
采用截止频率低 于两倍电流基波频率的低通滤 波器滤波后可得 ，／ ， 尸２并将其增 大一倍可得 ， 由此 可得单相电路基波有功电流 ｉ （） ｃ 叫 。 ｌ ｔ＝ ∞ ｔ 将式（） ２ 两端同乘以 ８ｌ ， ： ｉ 则有 Ｉ
１ 有功电流分离法
设 电网瞬时电流 ｉ为： ，
式（） ２ 中电网电流 ｉ可 以测出 ， ａ 是与电网 ， ｃ ｔ ￣ｏ 电压 同相位 的正弦量 。 将式（） ２两端同乘以 ｃ ｒ ， ￣ ｏ 则有 ： ｓｔ
（ ｃ￣＝Ｉ １ ｃ２ ＋｜ｉ 一∑ 号 ｔｏ 等（＋ｏ ￣） ｓ２ 曲 ）ｓ ｓ ｎ Ｉ ＾
｛ ８（ ＋１ｗ ＋ ］ ｃ６（ 一１ｃ ＋ ］ Ｃ ［ ， ） ｔ ＋ ｏ［ ， ） ｔ ｝ ０ ｌ ｌ ｏ （） ３
程、 检测精度都有很 大影响。

三相电路负载电流谐波检测的原理三相电路负载电流谐波检测的原理是通过监测三相电路中负载电流中的谐波成分，来判断电路负载中是否存在电流谐波。

在电力系统中，谐波是指频率是基波频率的整数倍的电压或电流成分。

电力系统中的谐波主要来自非线性负载设备，例如电力电子器件、电力变频器、整流器等。

谐波对电力设备和系统的稳定运行和电力质量产生重要影响，因此对负载电流谐波的检测和分析具有重要意义。

三相电路中的负载电流通常可以表示为基波电流与谐波电流的叠加。

基波电流是电路中频率最低且振幅最大的电流成分，谐波电流是所有频率是基波频率的整数倍的电流成分。

谐波电流的频率通常为50Hz的整数倍，例如第二次谐波为100Hz，第三次谐波为150Hz，以此类推。

三相电路负载电流谐波检测的原理主要涉及以下几个方面。

1.采样与采集：首先需要在三相电路中选择合适的位置进行电流采样。

通常使用电流传感器、电流互感器等设备对负载电流进行无创采样。

采样的电流信号经过滤波和放大等处理后，可以得到负载电流的模拟信号。

2.数字化处理：负载电流的模拟信号需要进行模数转换（A/D转换）后，才能被数字电路处理。

模数转换的精度和采样率对谐波检测的准确性和灵敏度有较大影响。

数字化的负载电流信号可以通过数字滤波器、数字滤波算法等方法进行处理和分析。

3.谐波分析：在数字化处理后，可以对负载电流进行谐波分析。

谐波分析主要包括频率分析和振幅分析。

频率分析用于确定谐波电流的频率成分，振幅分析用于测量谐波电流的振幅大小。

谐波分析可以通过信号处理方法如FFT（快速傅里叶变换）等来实现。

4.谐波特征提取：根据谐波分析结果，可以提取出负载电流谐波的特征参数。

谐波特征可以包括谐波电流的谐波畸变率、总谐波畸变率、谐波电流频谱等。

这些特征参数可以用于分析电力系统的谐波水平、评估电力设备的谐波影响，并作为电力质量监测和控制的依据。

5.比较和判断：将负载电流的谐波特征与预设的阈值进行比较，就可以判断负载电流中是否存在谐波电流。