基于MATLAB的瞬時(shí)無(wú)功理論諧波檢測算法仿真研究

摘要：本文介紹了一種根據電流平均法代替傳統濾波器的方法，給出了simulink環(huán)境下對應的仿真模型，并對其仿真，結果發(fā)現該方法比傳統濾波器有較快的動(dòng)態(tài)響應。
關(guān)鍵詞：瞬時(shí)無(wú)功功率；諧波檢測；電流平均值；仿真

O 引言
隨著(zhù)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準確及時(shí)補償諧波的關(guān)鍵是必須通過(guò)某種檢測方法快速、準確地獲得負載電流諧波信號，進(jìn)而產(chǎn)生補償信號以抵消電源中的諧波，達到諧波補償的目的。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、自適應電流檢測方法、基于瞬時(shí)無(wú)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(shí)現簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)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，但由于難于構造分頻嚴格能量集中的小波，其檢測精度有待改善；自適應電流檢測方法自適應能力好，能較好地跟蹤檢測且精度較高，其缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應速度慢；基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip一iq諧波電流檢測方法具有較好的實(shí)時(shí)性，不論在電壓畸變時(shí)還是在三相電壓不對稱(chēng)時(shí)，它都能準確完成對諧波電流的檢測。由于傳統濾波器檢測時(shí)跟蹤時(shí)間較長(cháng)，采用傳統濾波器檢測系統最短的跟蹤時(shí)間也要一個(gè)基波周期以上。本研究基于三相電路瞬時(shí)無(wú)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的直流量，具有較快的動(dòng)態(tài)響應速度，對于三相平衡負載補償時(shí)響應時(shí)問(wèn)只有1／6個(gè)基波周期。并用MATLAB仿真軟件建立諧波檢測的數字檢測模型。

l 基于瞬時(shí)無(wú)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和對應的余弦信號一cosωt，根據定義可以從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(chēng)，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運算方式克服了三相電壓非正弦、非對稱(chēng)情況下檢測誤差較大的缺點(diǎn)，可以準確檢測到三相電路高次諧波和基波負序電流。