改进型p-q法在电力系统谐波抑制中的应用

APF电流检测方法论文摘要：本文对APF电流检测的两种方法做了对比分析，得出p-q 法只能用在电压对称且无畸变的APF中。

而ip-iq法，电压不对称与电压对称无畸变相比其基波电流的波形图有所延迟，所以其不能用在电压是不对称的APF中。

若在可以忽略不对称的情况下ip-iq法可以准确的检测出基波电流。

0 引言随着电力电子技术快速发展，各种非线性的电力电子装置不断出现，给电网带来了谐波污染，同时也给人们的生活带来了一定的影响，所以它迫使人们对解决谐波污染的装置进行研究以拯救和维持电网的环境[1-4]。

目前我国对电网谐波治理所采取的措施是使用有源滤波器（APF），它是由补偿装置去中和由非线性负载所产生的谐波电流[3-4]。

APF电流检测的方法虽然很多，但在实际应用中的主要方法还是基于瞬时无功功率理论的p-q法和ip-iq法[4]。

本文对这两种方法进行对比分析得出ip-iq法可以运用到电压发生畸变的APF中，p-q法只能用于电压对称且无畸变的APF中[4]。

1 两种检测方法1.1 瞬时无功功率理论假设瞬时的电压电流值分别为ea eb ec 和ia ib ic，将其转换为α-β坐标系中可用下面的式子表示：在α-β平面上，ip，iq为电流矢量i在电压矢量e和e法线上的投影，p、q分别是电压矢量模与ip iq的乘积。

计算出p q和ip iq便得知p-q法和ip-iq法。

其中2 MATLAB仿真2.1 建立仿真模型①P-Q检测原理图②ip-iq检测原理图2.2 仿真结果及分析①P-Q法的波形如下：由图3和图5可知，当电压发生畸变时p-q法无法准确的检测出负载电流中基波指令电流。

由于其负载基波电流既与三相电压有关也与电流有关，所以p-q法只能用于电压是对称且无畸变的APF中。

②ip-iq法波形图当电压源不对称、畸变时负载基波波形和电压源对称且无畸变时波形图类似。

由图8可知，当电压不对称时ip-iq法无法准确检测出负载基波电流，与对称且无畸变相比稍有延迟，将会导致补偿指令电流产生误差，影响滤波器的性能。

现代电子技术Modern Electronics TechniqueApr. 2024Vol. 47 No. 82024年4月15日第47卷第8期0 引 言电网中高比例的新能源发电以及大量电力电子设备的应用，加之不平衡、非线性等种类繁多的负荷及储能设备的接入，使得电网中的谐波含量进一步增加。

未来电力系统中分布式新能源更易与大量的电动汽车储能等组成微电网，利用电动汽车充放电设备进行电网谐波补偿能够提高电网电能质量，减少传统治理设备的投入，降低配网的投资与运行成本。

但非理想电网条件下，性能优良且精准的谐波检测方法是补偿电网谐波的基础。

目前谐波检测算法主要有：基于瞬时无功功率理论的p ⁃q 法、i p -i q 法、FBD 法、离散傅里叶变换法以及自适应谐波检测法等[1]。

p ⁃q 法在电网电压波形发生畸变时，DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.08.019引用格式：马玉立，原浩，陈良亮，等.基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q 三相谐波检测方法[J].现代电子技术，2024，47（8）：121⁃125.基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q三相谐波检测方法马玉立1，3， 原 浩1，2， 陈良亮1，2， 赵 阳3（1.国电南瑞南京控制系统有限公司， 江苏 南京 210000； 2.南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司， 江苏 南京 210000； 3.南京师范大学 电气与自动化工程学院， 江苏 南京 210000）摘 要： 随着分布式电源大规模接入电网，电力系统中频率波动、电压不平衡以及谐波畸变等问题日益严重。

在这样不平衡和失真的电网条件下，传统i p -i q 谐波检测法已不能满足工程需要。

为解决这一问题，文中提出一种基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q 三相谐波检测方法。

一方面，采用DSOGI⁃PLL 提高复杂电网下提取基波相位的能力；另一方面，采用一种具有选择性谐波滤波能力的改进结构LPF ，来提高谐波检测的抗干扰能力。

三相瞬时无功功率理论提出后，由于其在检测电流时的实时性，很快被用于电力系统谐波和无功电流的检测。

并随着该理论的进一步发展，派生出各种检测方法。

其中具有代表性的有：p一q检测法、ip-iq检测法。

下面讨论p—q的检测方法：该方法根据定义算出p—g，当电压波无畸变时(即为标准正弦波)，而电流中含有无功分量和谐波分量：式中，k为整数表示谐波次数，ω是角频率；Ikm和ψk为各次电流的幅值和初相。

将(8)式变换到αβ坐标系中并代入(5)式中得：式中，n=3k+1。

当n=3k+1时，计算式(9)中取上符号；当n=3k一1时，计算式(9)取下符号。

可以看出，(9)式可以分成两部分，其中前半部分为直流分量对应n=1时，即功率中的基波有功和基波无功。

后半部分为交流部分的功率对应n>l时，即功率中的高次谐波有功和无功。

用该检测方法检测谐波时的计算框图如图1所示。

该检测方法简述如下，首先对采样得到的三相电压、电流值ua、ub、uc和ia、ib、ic进行αβ变换，得到uα、uβ和iα，iβ；再由定义算出p，q；通过低通滤波器得到p，q中的直流分量p,q；将p，q互进行反变换得到三相电流中的基波电流分量iaf、ibf、icf。

用三相电流ia、ib、ic减去基波电流分量iaf、ibf、icf得到电流中的高次谐波分量iah、ibh、ich 当电网电压无畸变时，从上面的推导可以看出基波电流分量iaf、ibf、icf的检测是准确的，从而高次谐波分量iah、ibh、ich的检测值也是准确的。

下面讨论当电网电压有畸变时的检测情况。

设电网电压为：由上式可以看出，直流分量p，q不仅含有基波有功功率(无功功率)还含有高次谐波产生的有功功率(无功功率)，因此由该式算出的三相电流中的基波电流分量iaf、ibf、icf必然存在误差，从而使检测到的高次谐波分量iah、ibht、ich也必然出现误差。

这也是p-q检测算法最大的不足之处。

要检测谐波电流和无功电流的和电流，从而进行综合补偿，则可采用图2检测框图。