【摘要】在比較傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，從檢測(cè)算法的基本原理出發(fā)，提出一種新型諧波無功電流檢測(cè)方法，并運(yùn)用PSIM是仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證表明這種基于負(fù)載基波有功電流幅值檢測(cè)的補(bǔ)償電流檢測(cè)方法具有很高的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
　　關(guān)鍵詞：檢測(cè)方法；檢測(cè)算法；仿真；PSIM
　　1引言
　　對(duì)有源電力濾波器而言，諧波檢測(cè)算法是決定濾波性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。目前已有多種諧波檢測(cè)方法，其中，基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波無功電流檢測(cè)方法是目前為止最為成熟的一個(gè)，就其控制算法而言，但是，很多檢測(cè)法在電源電壓畸變或三相不對(duì)稱時(shí)，諧波的檢測(cè)精度會(huì)受到影響，而有一些增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，降低了可靠性。本文提出一種新型諧波無功電流檢測(cè)方法。它從負(fù)載電流中分離出基波正序有功電流幅值五，然后乘以單位幅值的電壓波形，得到基波正序有功電流的瞬時(shí)值，進(jìn)而從負(fù)載電流中分離出諧波和無功電流分量。
　　2檢測(cè)算法的基本原理
　　設(shè)電網(wǎng)三相電壓、和正弦且三相對(duì)稱。負(fù)載電流 、和表示為基波與諧波電流的分量和：
　　
　　
　　（式1）
　　如果三相負(fù)載不平衡，可將負(fù)載電流分解為正序、負(fù)序和零序分量。諧波電流可分解為正序、負(fù)序和零序，k次諧波電流可表示如下：
　　（式2）
　　式中，，，分別是次諧波正序、負(fù)序和零序分量的幅值，，，分別是次諧波正序、負(fù)序和零序的初始相位。
　　三相瞬時(shí)有功功率P包含一個(gè)直流分量和一系列交流分量，直流分量由基波正序分量構(gòu)成，其值為：
　　（式3）
　　交流分量由基波負(fù)序分量和諧波分量構(gòu)成，其中，最低頻率為50Hz。因此，瞬時(shí)有功功率通過一個(gè)低通濾波器后，可以提取出基波正序有功功率。
　　負(fù)載電流的基波正序有功分量的幅值可由下式得到：
　　（式4）
　　通常情況下，電源電壓的波形正弦度良好，可由下式求出三相電壓的單位同步信號(hào)。如果電源電壓存在畸變，則可先利用帶通濾波器加以解決。
　　（式5）
　　于是，進(jìn)一步得到三相負(fù)載電流的諧波與無功分量，負(fù)載電流與基波有功電流做差，即得到APF的補(bǔ)償指令：
　　（式6）
　　按照上述算法，諧波與無功電流分量的檢測(cè)原理圖如圖1所示。
　　                                          
　　圖1諧波與無功電流分量的檢測(cè)原理圖
　　3檢測(cè)算法仿真
　　3.1仿真模型
　　PSIM是專門用于電力電子系統(tǒng)的仿真軟件。利用該軟件可快速地對(duì)電力電子裝置的模型進(jìn)行準(zhǔn)確、直觀、高效的仿真。在仿真模型中，系統(tǒng)電源采用正弦波電壓源，線電壓幅值為，設(shè)非線性負(fù)載電流波形為方波。仿真模型如圖2所示：
　　                                        
　　圖2諧波檢測(cè)與無功電流檢測(cè)算法仿真電路
　　諧波檢測(cè)算法的好壞，有兩個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)。一個(gè)是穩(wěn)態(tài)的檢測(cè)精度，另一個(gè)是諧波源負(fù)載變化時(shí)諧波檢測(cè)的跟蹤速度。為了檢驗(yàn)這種諧波檢測(cè)算法的性能，用PSIM軟件對(duì)其穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度進(jìn)行仿真。
　　3.2諧波源負(fù)載時(shí)的檢測(cè)特性
　　對(duì)諧波電流檢測(cè)的仿真結(jié)果如圖3所示，曲線反映了諧波檢測(cè)的總體誤差，其穩(wěn)態(tài)相對(duì)誤差不大于，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于8ms。
　　                                       
　　                                                                                圖3諧波電流檢測(cè)的仿真結(jié)果
　　3.3無功負(fù)載時(shí)的檢測(cè)特性
　　對(duì)無功電流的檢測(cè)仿真結(jié)果如圖4所示，曲線反映了無功檢測(cè)的總體誤差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中的最大相對(duì)誤差不超過1%。
　　                                              
　　                                                                     圖4無功電流檢測(cè)的仿真結(jié)果
　　3.4諧波與無功綜合負(fù)載時(shí)的檢測(cè)特性
　　諧波與無功電流的綜合檢測(cè)仿真結(jié)果如圖5所示，曲線反映了諧波與無功電流檢測(cè)的穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，其穩(wěn)態(tài)相對(duì)誤差不大于1%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度小于8ms。
　　                               
　                                              　圖5諧波與無功電流綜合檢測(cè)的仿真結(jié)果
　　4結(jié)論
　　補(bǔ)償電流檢測(cè)是有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本文提出了一種基于負(fù)載基波有功電流幅值檢測(cè)的補(bǔ)償電流檢測(cè)方法，它可以在電網(wǎng)電壓存在一定畸變的情況下，檢測(cè)出包括基波無功電流和諧波電流在內(nèi)的補(bǔ)償電流分量。這種檢測(cè)方法不需要鎖相環(huán)和矩陣變換，減小了計(jì)算量，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。仿真結(jié)果表明該檢測(cè)方法具有很高的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
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