1.5谐波和无功电流的实时检测在线视频

第5部分

谐波与无功电流的实时检测

以瞬时无功功率理论为基础

三相电路的谐波和无功电流的检测

主要有两种方式

p、q运算方式

和ip、iq运算方式

一

p、q运算方式

该方法的原理如图1所示

图中上标-1表示矩阵的逆

C23为C32矩阵的转置

将采集系统中的电压

电流

ABC

坐标系的矢量

通过C32变化到α-β

两相正交的坐标系中

然后根据公式2计算出

瞬时有功和无功功率p、q

在经过低通滤波器

得到p、q的直流分量

当电网电压无畸变时

直流分量p-为基波有功电流

与电压作用所产生

直流分量q-为基波无功电流

与电压作用所产生

通过反变化

由直流分量屁p-、q-

即可计算得出检测电流

ia、ib、ic的基波分量

iaf、ibf、icf

将iaf、ibf、icf

与ia、ib、ic相减

即可得出ia、ib、ic的谐波分量

iah、ibh、ich

通过补偿该谐波分量

即可滤除负载或系统中的谐波电流

当有源电力滤波器

同时用于补偿

谐波和无功功率时

就需要同时检测出

被补偿对象中的谐波和无功电流

在这种情况下

只需断开图1计算q的通道即可

这时有直流分量p-即可计算出

被检测电流

ia、ib、ic基波有功分量

iapf、ibpf、icpf

原理如图2所示

将iapf、ibpf、icpf

与ia、ib、ic相减

即可得出

ia、ib、ic的谐波分量

和基波无功分量之和

iad、ibd、icd

当只需检测无功电流时

只需计算图1的q通道

将其反变换即可

无需滤波器延时

由式（6）可以计算被检测电流

ia、ib、ic的无功分量

iaq、ibq、icq

其原理如图3所示

上述运算方式中

采用了低通滤波器

求取直流分量p-、q-

故当检测电流发生变化时

需经一定的延时时间

才能得到准确的直流分量

p-、q-从而使检测结果

有一定的延时

二

ip、iq运算方式

应用背景

如电网电压无畸变

而电流不仅存在负序分量

而且存在谐波分量

ip、iq运算思想

是三相交流电流

通过Park变换

得到了ip、iq

满足ia+ib+ic=0的

三相正序电流

经过不含零序分量的Park变化

再通过低通滤波器

其直流分量即为基波正序电流

即通过瞬时无功功率理论

较快的将基波正序电流分离出来

从而也检测出了交流分量

即为三相电流的谐波分量

与负序分量

该方法中

需要用到与a相电网电压

同相位的正弦信号

sinωt和对应的鱼线信号

-cosωt

它们有一个锁相环PLL

和一个正、余弦信号发生器得到

该方法的原理

如图4所示

根据坐标变换理论

三相abc坐标系下

交流分量ia、ib、ic

通过park变换

矩阵乘积CC32变换到dq坐标系

并通过锁相环计算出ip、iq

精滤波器

得到ip、iq的直流分量

由该直流分量反变换

即可计算出iaf、ibf、icf

进而计算出iah、ibh、ich

与p、q运算方式相似

当要检测谐波和无功电流之和时

只需断开图4中

计算iq的通道即可

而如果只需检测无功电流

则只需对iq进行反变换即可

通过比较分析

p、q运算方法需要十个乘法器

和两个除法器

ip、iq运算只需要八个乘法器

运算比较简单

另外

无论是三相电压电流是否对称

p、q运算方式计算

都存在误差

在电网电压波形有畸变的时候

电压坐标变化存在误差

因此检测出来的谐波

和无功电流误差也较大

而ip、iq运算方式

由于直取电压正选型号sinωt

和对应的余弦信号-cosωt运算

畸变电压的谐波分量

在运输过程中不出现

因此

检测结果不受电网

电压波形畸变的影响

检测结果是准确的

所以

在实际应用中

ip、iq运算方式应用比较多

目前

有学者已经提出采用d、q检测法

其思想为

根据对称分量法中

不对称的任意次谐波

都可以分解为相应次数的正序

负序和零序分量

因此

任意三项畸变得不对称电流

经过Park变换

都可以表示成

各序谐波序分量的

Park变换之合的形式

其中

Park变换将n次正序分量

变换成dq坐标系中第n-1次分量

将第n次负序分量

变换为dq坐标系中第n+1次

谐波分量

只有基波正序分量

在dq坐标系中为直流量

采用低通滤波器

即可以将其分离

再通过Park反变换

即可获得基波正序有功分量

和无功分量

与负载电流相减

可得到负载电流中的谐波分量

从以上分析可知

dq实际上与ip、iq

运算方式一样

该节以瞬时无功理论为基础

三相电路的谐波

和无功电流的检测方法

进行了介绍