基于MATLAB的瞬時無功理論諧波檢測算法仿真研究

摘要：本文介紹了一種根據(jù)電流平均法代替?zhèn)鹘y(tǒng)濾波器的方法，給出了simulink環(huán)境下對應(yīng)的仿真模型，并對其仿真，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法比傳統(tǒng)濾波器有較快的動態(tài)響應(yīng)。
關(guān)鍵詞：瞬時無功功率；諧波檢測；電流平均值；仿真

O 引言
隨著電網(wǎng)諧波治理技術(shù)的發(fā)展，有源濾波(APF)成為治理諧波的有效手段。APF準(zhǔn)確及時補(bǔ)償諧波的關(guān)鍵是必須通過某種檢測方法快速、準(zhǔn)確地獲得負(fù)載電流諧波信號，進(jìn)而產(chǎn)生補(bǔ)償信號以抵消電源中的諧波，達(dá)到諧波補(bǔ)償?shù)哪康?。目前主要有基于FFT的檢測方法、小波變換提取基波分量的方法、自適應(yīng)電流檢測方法、基于瞬時無功功率理論的p―q法和ip一iq法?；贔FT的檢測方法檢測精度高，實現(xiàn)簡單，但實時性不好；小波變換提取基波分量的方法非常適合突變信號的分析和處理，但由于難于構(gòu)造分頻嚴(yán)格能量集中的小波，其檢測精度有待改善；自適應(yīng)電流檢測方法自適應(yīng)能力好，能較好地跟蹤檢測且精度較高，其缺點是動態(tài)響應(yīng)速度慢；基于瞬時無功功率理論的ip一iq諧波電流檢測方法具有較好的實時性，不論在電壓畸變時還是在三相電壓不對稱時，它都能準(zhǔn)確完成對諧波電流的檢測。由于傳統(tǒng)濾波器檢測時跟蹤時間較長，采用傳統(tǒng)濾波器檢測系統(tǒng)最短的跟蹤時間也要一個基波周期以上。本研究基于三相電路瞬時無功功率理論的ip一iq法，提出了一種改進(jìn)的ip一iq諧波數(shù)字檢測方法，該方法是利用電流平均值原理得到與基波分量對應(yīng)的直流量，具有較快的動態(tài)響應(yīng)速度，對于三相平衡負(fù)載補(bǔ)償時響應(yīng)時問只有1／6個基波周期。并用MATLAB仿真軟件建立諧波檢測的數(shù)字檢測模型。

l 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測電流原理
該檢測方法原理圖如圖l所示，該方法用鎖相環(huán)和正、余弦信號發(fā)生電路得到與a相電網(wǎng)電壓ea同相位的正弦信號sinωt和對應(yīng)的余弦信號一cosωt，根據(jù)定義可以從iα一iβ，計算出ip一iq，經(jīng)LPF濾波得到ip一iq的直流分量ip一iq。由ip一iq即可計算出三相基波電流iaf、ibf、icf，進(jìn)而計算出三相諧波電流iab、ibb、icb。

若三相電流對稱，則被檢測電流為式(4)。式中的ω為角頻率，ikm和θk為電流的幅值和初相。式(4)代入(1)得到式(5)。ip一iq運(yùn)算方式克服了三相電壓非正弦、非對稱情況下檢測誤差較大的缺點，可以準(zhǔn)確檢測到三相電路高次諧波和基波負(fù)序電流。