基于MATLAB的瞬時(shí)無功理論諧波檢測(cè)算法仿真研究

2 電流平均值法的基本原理
傳統(tǒng)的ip-iq法構(gòu)造了以同步速度旋轉(zhuǎn)的具有兩個(gè)正交軸的坐標(biāo)系，獲得瞬時(shí)電流兩相分量，通過LPF濾波得到與電流基波分量對(duì)應(yīng)的直流量。電流平均法也是以同步變換為基礎(chǔ)的，不過是將LPF用計(jì)算電流平均值的模塊代替。由式(4)可知，在同步變換后，6i+1，6i+5次諧波將變成6i，6i+4次(i=1，2，3，4…)，每個(gè)奇次諧波在經(jīng)過T／6區(qū)間積分后變成零值。所以可以通過求ip一iq電流在T／6區(qū)間積分后的平均值，來得到基波分量對(duì)應(yīng)的直流量，當(dāng)負(fù)載電流不對(duì)稱時(shí)，電流含有偶次諧波，同步變換后諧波將成為三的倍數(shù)，積分區(qū)間應(yīng)改為T／3，T為基波周期。電流平均值模塊可由連續(xù)系統(tǒng)模塊庫中的積分器，固定時(shí)間延遲及信號(hào)增益模塊構(gòu)成。電流平均值原理設(shè)計(jì)的模型的原理如圖2所示。

3 仿真模型建立
1)仿真結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)的仿真是在MATLAB 7．0軟件包的simulink工具箱下實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)ip一iq算法原理設(shè)計(jì)諧波檢測(cè)模型主要包括了兩部分，即諧波源的設(shè)計(jì)和諧波檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)。為了比較傳統(tǒng)型與改進(jìn)型檢測(cè)方法的檢測(cè)精度，借助于MATLAB分別對(duì)它們作了仿真。仿真結(jié)構(gòu)，如圖3所示?，F(xiàn)實(shí)中非線性負(fù)載是電網(wǎng)中主要的諧波源。其中最具有代表性的諧波源是直流側(cè)帶感性負(fù)載的二極管整流橋或三相可控硅整流橋，這類負(fù)載在電網(wǎng)中應(yīng)用較為廣泛，而且產(chǎn)生的諧波含量也較大。因此，本文仿真模型采用三相橋式整流負(fù)載作為諧波源進(jìn)行建模，具有代表性，如圖4所示。仿真條件為
電源相電壓：220／50Hz
非線性負(fù)載：三相橋式整流負(fù)載
直流側(cè)負(fù)載：50Ω
線路電感Ls：2mH
2)仿真結(jié)果及分析
傳統(tǒng)方法中濾波器采用的是25Hz截止頻率的2階Butterworth低通濾波器。由圖5(a)看到由于低通濾波器環(huán)節(jié)的影響，基波延遲約一個(gè)電網(wǎng)周期(0．02s)，若濾波器的階數(shù)增加，延遲時(shí)間還要增加．相對(duì)于圖5(b)其延遲約T／3個(gè)電網(wǎng)周期。而諧波電流檢測(cè)的過渡時(shí)間約需要一個(gè)電網(wǎng)周期的時(shí)間才能跟蹤上負(fù)載的變化如圖6(a)所示。圖6(b)是采用電流平均值法得到的諧波電流，從圖6的比較中可以明顯的可以看出采用電流平均值法的模型在檢測(cè)諧波電流的時(shí)候在實(shí)時(shí)響應(yīng)上優(yōu)于傳統(tǒng)濾波器，可以快速的跟蹤上負(fù)載的變化。從圖7的頻譜分析中可以看出采用電流平均值法，雖然在快速跟蹤負(fù)載響應(yīng)上優(yōu)于傳統(tǒng)方法，但它的畸變率THD=45．00%要高于傳統(tǒng)方法的THD=35．08%，因此仍然難以同時(shí)滿足在諧波檢測(cè)中的高精確性和快速實(shí)時(shí)響應(yīng)。