低压电网单相电路瞬时谐波实时检测方法的研究.pdf

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1、第9期总第２43期农业科技与装备Ｎo.9ＴotａlＮo.２43２０14年9月ＡｇrｉｃｕltｕrａlSｃｉenｃe＆ＴeｃhnoloｇyａnｄＥｑｕｉpmentSep.２０14低压电网单相电路瞬时谐波实时检测方法的研究王振光（沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳11０161）摘要：近年来，各种非线性和时变性的电力电子装置应用于农村低压电网中，造成低压电网谐波严重污染。为了解决低压电网单相电路电能质量问题中谐波检测算法的问题，对低压电网单相电路电流进行分解，提出一种无锁相环的谐波电流检测算法。该检测算法首先用与低压电网单相电压同相位的单位正余弦电压信号分别与单相电流相乘，然后利用低通滤

2、波器得到单相电流的瞬时基波电流，进而再获得瞬时谐波电流。数学论证表明：当单相电路只需要检测谐波电流时，可以略去检测电路中的锁相环，既能避免畸变电压对检测电路的影响，又能简化算法，提高响应时间。仿真实验表明：在实时性方面，新谐波检测算法能在一个半周期，即0.03s的时间内跟踪上低压电网电流的基波信号，且当低压电网畸变电流发生突变时，仍能在一个周期（0.0２s）内跟踪上畸变信号，几乎不受波形突变的影响；在准确性方面，没检测之前的畸变电流的谐波含量为41.15%，经过新谐波检测算法后得到的基波中谐波含量仅为1.91%，滤除了95.36%的谐波分量，很好地达到了分离出谐波分量的目的。关键词：

3、农村低压电网；单相电路；谐波检测；无锁相环；仿真分析中图分类号：TM933.1文献标识码：A文章编号：1674－1161（２014）09－0035－04随着农村城镇化进程以及城镇工业技术的发展，方法却难以适用。一些文献提出利用一些构造法来将各种非线性和时变性的电力电子装置应用到农村低瞬时功率理论从三相电路扩展到单相，这些构造法是压电网中，导致农村低压电网中电压和电流波形严重在单相电压、电流的基础上构造出另外的两相电压、失真。目前，采用有源滤波器（APF）是电网谐波抑制电流或者直接构造垂直的两相电压、电流再通过瞬时[1－3][7]的一个重要趋势。有源电力滤波器具有与传统的功率理论的原理

4、来解决问题。这样虽然解决了算法LC无源滤波器无法比拟的优越性能：响应速度快、能应用的问题，但是相对来说比三相瞬时谐波检测算法对变化的电网谐波实现连续动态的跟踪补偿，以及补增大了计算量因而变得复杂的多。因此，单相电路中[4－6]偿性能不受电网阻抗的影响等。实践中应用最多瞬时谐波检测算法仍有研究的空间。的为三相有源电力滤波系统，在单相电路中应用较少本文在瞬时功率理论的基础上提出了一种应用且不成熟。事实上，单相电路中由非线性负载引起的于低压电网单相电路有源电力滤波器的瞬时谐波检谐波电流对电路的危害十分严重（如电力机车等）。所测新算法。该方法既能解决单相电路中谐波电流的实以在低压电网中，单相

5、电路中的谐波抑制也是人们需时检测的难题，又能保证算法上的可靠性，还有利于要迫切解决的问题。因此，对应用于农村低压电网单硬件实现。相电路中的有源电力滤波系统进行探讨是十分必要1单相谐波实时检测的原理的。经过研究三相电路瞬时功率理论谐波检测算法单相有源电力滤波系统的关键技术与三相有源的原理，可以看出其实质：先把待测的三相瞬时电压、电力滤波系统一样，是实时地检测出作为系统控制电电流进行线性变换后相乘，然后经过低通滤波器后得路所需要的补偿参考电流指令信号的畸变电流中的到其基波分量，最后将谐波电流从畸变电流中分离出谐波分量。谐波检测的精度会影响整个有源电力滤波来。当电网电压存在畸变时，可以通过

6、一个锁相环产[7－9]系统的滤波特性。在三相电路有源电力滤波系统生与电压同相的正弦信号，以此代替电压信号参与运中应用最为广泛成功的谐波检测算法为基于瞬时功算，从而可以准确地测出谐波电流。这是因为，若直接率理论的谐波检测算法，如p－q法和ip－iq法等，且检用畸变的电压信号参与计算，畸变电压与畸变电流相[10－15]测电路已经十分成熟。然而对于单相电路，这些作用后再经过低通滤波器后得到的基波仍然会含有畸变电压的谐波分量和电流相作用的成分，使得检测收稿日期：２014－07－1２结果不准确[14]。根据这个基础原理，现提出一种用于作者简介：王振光（1987—），男，硕士，从事电能质量方面的

7、研低压电网单相电路的谐波电流检测新算法。究工作。36农业科技与装备２０14年9月一般来说，低压电网单相电路瞬时电流is可以分sinePLL解为：？cosis（t）=ip（t）+iq（t）+ih（t）（1）iii式中，ip（t）为基波有功电流；iq（t）为基波无功电i


LPF


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流；ih（t）为谐波电流。iLPFii？？设电网电压为us（t）=Uscosωt，同时含有谐波的周