基于Matlab的三相电压不对称时谐波和无功功率检测

在信号处理和电力系统领域，我们经常需要对波形中的谐波进行分析和计算。

谐波是指在周期性波形中，频率是波形基本频率的整数倍的成分。

通常情况下，我们需要计算波形中谐波总含量的大小，以评估波形的质量和稳定性。

在Matlab中，我们可以使用一些函数来计算波形中的谐波总含量。

1. 我们需要将波形数据导入Matlab中。

我们可以使用`load`函数将波形数据从文件中加载到Matlab中，或者直接将波形数据定义为一个数组或矩阵。

假设我们已经将波形数据导入到了一个名为`waveform`的数组中。

2. 接下来，我们可以使用快速傅里叶变换（FFT）来将波形转换到频域。

Matlab中提供了`fft`函数来进行快速傅里叶变换。

我们可以使用以下代码对波形进行FFT变换：```Y = fft(waveform);```其中，`Y`为FFT变换后的频域数据。

3. 接下来，我们需要计算波形的基本频率。

对于周期性波形，基本频率可以通过观察波形的周期来确定。

假设波形的基本频率为`f`。

4. 现在，我们可以计算波形中的谐波总含量。

谐波总含量可以通过计算波形频谱中除去基本频率之外的所有成分的幅值的平方和来获得。

在Matlab中，我们可以使用以下代码来进行谐波总含量的计算：```harmonic_content = sum(abs(Y(2:end)).^2);```其中，`Y(2:end)`表示去除基本频率之外的频域数据，`abs`表示取绝对值，`.^2`表示对每个元素进行平方，`sum`表示对所有元素求和。

最终得到的`harmonic_content`即为波形中的谐波总含量。

5. 我们可以对谐波总含量进行适当的归一化处理，以便进行比较和分析。

可以将谐波总含量除以波形的基本频率的幅值，以得到一个相对的谐波总含量值。

我们可以通过以上几个步骤在Matlab中计算波形中的谐波总含量。

这个过程可以帮助我们分析和评估波形的质量，对于信号处理和电力系统等领域具有重要的应用意义。

基于MATLAB的SVPWM高次谐波分析彭润泽14721429（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：从空间矢量脉宽（SVPWM）调制产生的机理出发,推导了空间矢量电压的公式，简介了SVPWM的实现方式，指出了五段式和七段式两种主要逼近方法下。

在MA TLAB/Simulink的软件环境下对两种合成方式搭建了仿真模型，分析了两种方式产生的SVPWM谱的谐波分布和相应逆变器产生电压的谐波分布情况,并总结出了两者的优缺点。

得到了七段SVPWM的正弦度高和五段SVPWM开关损耗少的结论。

关键词：空间矢量调制技术；高次谐波分析；傅里叶变换；MA TLAB/SimulinkStudy on harmonics of SVPWM based on MATLABPeng Runze(School of Engineering-Mechatronics and automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: Starting off with the principle of space vector pulse width modulation(SVPWM), this paper deduces formulas of the voltage space and points out two main approximation methods. In software MATLAB / Simulink , simulation models are built to analyze the harmonics generated by the distribution of two ways SVPWM harmonic spectrum distribution and the corresponding voltage generated by the inverter. Finally, the paper sums up the advantages and disadvantages of two methods and hence draw conclusions that seven-step SVPWM possesses better sine waveform while five-step one reduces switching loss.Key words: SVPWM; Fourier transform; harmonic; MATLAB/Simulink0 引言在全数字高性能交流调速系统中,通常采用数字脉宽调制来代替传统的模拟脉宽调制。

3
图 5 自适应法谐波检测波形图
补偿前 THD=41.4% 补偿后 THD=2.08% 考察补偿后电流的谐波畸变率 THD， 两种方法 在都符合电力系统的要求。 因为在基于瞬时无功理论方法中，低通滤波器 的设计在具体实现时均达不到严格意义上的精确， 因而带来的精度损失是无法避免的。自适应方法中
参数的选取对滤波器性能有很大的影响，在本文的 仿真中，电压的幅值和积分器增益的选择对精度有 较大的影响，精度越高，对应的响应速度会边慢。 3.2 动态性能分析 1）响应速度分析
1 0
ia ia C ib i b ic
1 / 2 3/2 1 / 2 3 / 2
(2)
根据瞬时无功功率理论，瞬时有功电流、瞬时无功 电流为
i p i cos iq i sin
(3)
式中： 为u，i的夹角。 瞬时有功功率、瞬时无功功率满足
作为被检测对象：
1 1 1 i sin 120t sin 360t sin 600t sin 840t 3 5 7
1) 基于瞬时无功理论方法的仿真结果：
图 4 p-q 法、 i p iq 法谐波检测波形图
依次为原始信号，谐波信号，补偿后的信号 补偿前 THD=41.4%
补偿后 THD=1.71% 2) 基于自适应法的仿真结果：
作者简介：
王林（1983-），男，山东淄博人，汉族，硕士，主要从事 电力系统自动化方面的研究。 Email： shaolin7421@。 吴军基（1955-） ，男，河南社旗人，汉族，教授，近年主要 从事电力规划、电力市场、以及非电检测技术等研究工作。
5
i p i p u C pq i iq q e e

基于Matlab／Simulink的电压暂降仿真与分析介绍了检测电压暂降的有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法，在Matlab 环境下，针对四种冲击性负荷引起的电压变化进行仿真，并将有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法相结合，检测了电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变，验证了这两种算法的有效性。

仿真结果表明，在正常负荷相同的条件下，冲击性负荷的有功功率对于电压暂降的幅度和相位跳变均有明显的影响；而冲击性负荷的无功功率则主要影响电压暂降的幅度，对于相位跳变的影响很小。

标签：电压暂降；相位跳变；冲击性负荷1 引言电压暂降是指供电电压有效值在短时间内突然下降的现象，它是配电系统中常见的一种电压扰动[1]。

我国将电压暂降定义为：电力系统中某点工频电压方均根值暂时降低至系统标称值的0.01～0.9p.u，并在短暂持续10ms～1min后恢复正常的现象。

其主要的三个特征量是电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压相位跳变[2]。

当电力系统发生短路故障、大容量电动机启动、变压器或电容器投切时，都可能会引起电压暂降，进而导致一些敏感性负荷误动或损坏，给企业带来经济损失。

在对于电压暂降的检测方面，常用的方法有峰值电压法、有效值算法、基波分量法、基于瞬时无功功率理论的dq0变换方法和瞬时电压dq分解法等，其中的有效值算法是IEC61000-4-30（电能质量检测仪标准）推荐的测量方法，它具有计算量小、实现快捷、不易出错的特点，但是，该算法不能反应电压相位跳变，而利用傅里叶变换算法则可以检测电压的相位跳变[3]。

本文将在Matlab环境下，针对冲击性负荷引起的电压变化进行仿真，并将有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法相结合，从而实现电压暂降的三个特征量的快速检测。

2 电压暂降的检测算法2.1 有效值算法简介傅里叶变换是刻画函数空间和进行数值计算的主要方法，许多常见的微分、积分和卷积运算在经过傅里叶变换之后均可简化为一般的代数运算，从而使得在时域研究中较复杂的问题变得简单，另一方面也在频域中揭示了信号与系统的物理本质[5]。