2022年Matlab低压电力系统谐波检测方法仿真研究报告.docx

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1、精品学习资源1 前言随着科学技术的进展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波重量占的比重越来越大；它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的爱惜装置与自动扮装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威逼电网的安全运行 1 ；国际上公认的谐波含义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波重量，其频率为基波频率的 整数倍”；它明确了谐波次数 n 必需是一个正整数；由于谐波是其基波的整数倍，故也常称为高次谐波；高次谐波产生的根本缘由是电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电 压和产生的电流不成线性关系而造成的波形畸变；造成系统正弦波形崎变、产生

2、高次谐波的设 备和负荷称为高次谐波源或谐波源 2 ；一切非线性的设备和负荷都是谐波源；当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递 如变压器 、变换 如交直流换流器 、吸取 如电弧炉 系统发电机所供应的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的谐波能量，使系统正弦波形畸变，产生谐波；谐波源产生的谐波与其非线性有关；当前，电力系统的谐波源按其非线性特性分主要有三类3 ：1 电磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，其磁饱和特性显现非线性；2 电子开关型：主要为各种交直流换流设备装置 整流器、逆变器 以及双向晶闸管可控开关设备等，在化工、冶金、电气轨道等大量工

3、矿企业及家用电器中广泛使用；在系统内部，就如直流输电中的整流阀和逆变阀等，其非线性显现沟通波形的开关怀合和换向特性；3 电弧型：各种炼钢电弧炉在熔化钢铁期间以及沟通电弧焊接机在焊接期间，其电弧的点燃和猛烈变动形成的高度非线性，使电流不规章的波动，其非线性显现电弧电压与电弧电流不规章的、随机变化的伏安特性；由于电力系统施加于负荷的电压基本不变，谐波源负荷通过从电力系统取得确定的电流作功，该电流不因系统外界条件和运行方式而转变，同时谐波源固有的非线性伏安特性准备了电流波形的畸变，使其产生的谐波电流具有确定的比例，因此非线性负荷一般都为谐波电流源向系统注入确定的谐波电流；另外，谐波电流源的谐波内阻抗

4、远大于系统的谐波阻抗故谐波电流源在电力系统中一般可按恒流源对待；谐波电流源注入电力系统的谐波电流，在系统的阻抗上产生相应的谐波压降，便形成系统内部的谐波电压，使原有的正弦波电压产生畸变；排除电网谐波的最有效措施就是滤波；传统的电网滤波方式是接受由电感、电容组成的无源滤波，但无源滤波装置只能排除电网中固定次数的谐波，并且易于与电网阻抗相互作用产生并联或串联谐振，这样不仅影响滤波的成效，而且反而可能使谐波放大，达不到滤波的目的；随着能有效排除电网谐波的有源滤波技术的显现，由此技术构成的电力有源滤波器能动态、实时地依据电网中的谐波成分进行谐波补偿或排除，有良好的滤波成效，并且滤波特性不受电网欢迎下载

5、精品学习资源阻抗的影响；因此，在技术上有源滤波比无源滤波有一个大的飞跃；与无源滤波相比，有源滤波具有以下 3 个特点4：1不仅能抑制谐波，仍可以抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点；2滤波器不受系统阻抗的影响，可排除与系统阻抗发生谐振的危险；3具有自适应的才能，可自动补偿变化的谐波；有源滤波器有着巨大的技术和性能优势；随着电力电子工业的进展，器件的性价比将不断提高，有源滤波器必定会得到越来越广泛的应用；有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电子装置，它能对大小和频率 都变化的谐波进行补偿 ，其中谐波电流和无功电流检测是有源电力滤波器装置APF的关键环节，其检测速度和精度直接影响着

6、补偿装置的性能；目前常用的谐波电流和无功电流检测方式主要有：1）基于频域分析的快速傅里叶变换 FFT）检测法；接受快速傅里叶变换，从变换的电流信号中滤除基波重量，在对余下的重量进行反变换，即可得到谐波电流的信号；该方法需要严 格的同步采样，否就会产生谐波电流泄漏；同时仍有较大的时间推迟，实时性不好；适合变化 缓慢的负载；2）基于瞬时无功功率理论的检测方法；这种方法适合于三相系统，该方法通过运算负载 的瞬时功率，它包括直流重量和脉动重量；1）p-q 法，它适用于电网电压对称且无畸变情形下的谐波电流检测，具有较好的实时性 【5】，2） i p -i q 法，也具有较好的实时性，适合电流的快速检测，

7、当三相电压不对称时，该方法对基波有功、谐波和无功电流的检测存在误差【6】；3）同步电流检测法，该方法的灵敏性较大，但是检测过程中推迟较大，仅适合三相电压均为正弦波的情形 【7】；=Usin2-1式中U电压有效值；初相角；角频率 ,；f 频率 :T周期；正弦电压施加在电阻、电感和电容这些线性无源元件上，其电流和电压分别为比例、积分和微分关 系，仍为同频率的正弦波；但当正弦电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波；当然，非正弦电压施加在线性电路上时电流也是非正弦波；对于周期为 T=的非正弦电压 u，一般中意狄里赫利条件，可分解为如下形

8、式的傅立叶级数u= a0 += a0+；a= csin；b= ccos；在式2-2 或式2-3 的傅立叶级数中，频率为 1/T 的重量称为基波，频率为大于 1/T 的整数倍基波频率的重量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比；国际上公认的谐波含义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波重量，其频率为基波频率的整数倍”；所以，谐波次数必需为整数；如 : 我国电力系统的额定频率为 50Hz，就其基波为 50Hz, 2 次谐波为 100Hz,以此类推；即谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比,也可以分为奇次谐波和偶次谐波；2.1.2 谐波分析中的常用概念n 次谐波电压含有率以 HRU Harmoni

9、c Ratio U表示；HRU=2-4）式中U 第 n 次谐波电压有效值；U基波电压有效值；n 次谐波电流含有率以 HRI 表示；HRI=2-5 ）式中I第 n 次谐波电流有效值；I基波电流有效值；谐波电压含量 U和谐波电流含量 I分别定义为 :2-6 ）和电流谐波总畸变率 THD分别定义为:欢迎下载精品学习资源=2-8= 件包，并不断更新和扩充；早期的MATLAB只是特殊简洁的 For DOS版本，到 1993 年才发行了 For Windows 3.1版本；随着 Windows 9x 操作系统的显现， MATLAB的用户界面功能更加强大，并且具有鲜明的特点13,14；MATLAB的典型应用

10、包括：1、科学运算；2、算法的开发争辩；3、数据采集及信号处理；4、建模及原型仿真；5、数据分析和数据可视化；6、科学与工程绘图；7、应用程序开发 包括建立图形化用户界面 ；欢迎下载精品学习资源MATLAB己经进展了许多年，己有许多用户使用它；在高校里，MATLAB已成为用于介绍性和更高级的数学、工程和科学课程中的标准的教案工具；在工业领域，MATLAB已经成为用于高效率争辩、开发和分析的首选工具；在同类软件中，MATLAB首屈一指，己经成为科学工程运算 矩阵运算 领域中的事实上的软件标准；MATLAB应用于算法仿真和分析具有以下一些优点： 1、编程效率高；2、用户使用便利；3、扩展才能强；4

11、、语句简洁，内涵丰富；5、高效、便利的矩阵和数组运算；6、便利的绘图及其图形界面功能；由于 MATLAB所具有的上述优点，本文主要将运用MATLAB工具对谐波进行分析，分析过程中主要用到了 MATLAB的信号处理工具箱和小波工具箱的一些函数，同时结合MATLAB强大的绘图和数据处理功能，给算法的分析和仿真带来了很大的便利，使得我们可以将主要精力放在算法的分析比较和实现上，而不必拘泥于编程的细节；2.1.2 电力系统谐波信号依据实际电网中的谐波情形和仿真分析的需要，我们构建出如干类信号模型；实际电网中由于既存在线性负荷也存在非线性的负荷，所以实际情形下电网中的谐波既包含稳固的基波的各次谐波重量也

12、包含一些非稳固的瞬态变化的谐波，各种电网噪声干扰等；为了仿真分析的便利起见，我们选取有代表性的仅含一种谐波情形的谐波信号进行分析，要分析更复杂的情形只需将各种情形组合叠加即可 10,11；信号模型一：正弦信号的线性组合，即仅含有基波的各次谐波的信号；在电网中电压和电流的基波频率均为=50Hz，我们考虑含有 3，5，7 次谐波的情形；设信号的数学表达式如下：2-10上式中第哪一项频率=50Hz 的基波，其次项是频率=150Hz 的 3 次谐波重量，第三项为 5 次谐波重量，第四项为 7 次谐波重量；在本模型中没有取全部次数的谐波，而只是取了在电力系统中较有代表性的谐波重量来分析，可以简化分析且不

13、失一般性；其仿真模型如图2-1 所示，其信号波形如图 2-2 所示；欢迎下载精品学习资源图 2-1 正弦信号搭建的谐波电源的仿真模型图 2-2 正弦信号搭建的谐波电源的信号波形图信号模型二：含有白噪声的正弦信号，即基波加白噪声；在电网中电压和电流的基波频率均为50Hz，我们考虑基波中含有正态分布的随机噪声的情况；设信号的数学表达式如下：2-11此信号中第哪一项频率为 50Hz 的基波，其次项是正态分布的随机噪声重量，其幅度为基波幅度的 0.2 倍，在 MATLAB 中使用函数来表示阶的正态分布的随机矩阵；在实际的电网电压或者电流中可能仍含有其它成分的单一频率的谐波，此处为了简化分析，仅考虑基波

14、加噪声的情形，假如有其它谐波成分的话，将其叠加综合考虑即可；相应的仿真图如图2-3 所示，信号波形图如图2-4 所示；欢迎下载精品学习资源图 2-3 含有白噪声的正弦信号仿真模型图 2-4 含有白噪声的正弦信号的信号波形图信号模型三：分段正弦信号，含有其次类间断点；关于信号含有其次类间断点的情形，一般是由于信号的导数不连续所造成的，相应于电网中电压瞬态转变的情形，对应具体电网中电压或者电流信号的模型由于没有实际采样，所以无从模拟，但是其检测间断点的原理对任何信号都是适用的；在此我们构造一个分段正弦信号，在其分界点处含有一个其次类的间断点，相应信号模型如下：2-12当时为频率为 50Hz 的基波

15、信号，当时为基波的 5 次谐波重量， 时的采样点是信号的一个其次类间断点，说明此处有一个信号的瞬态变化；信号波形如图 2-5 所示；欢迎下载精品学习资源图 2-5 分段正弦信号的信号波形图信号模型四：建立电力系统进行的仿真；通过建立电力系统，测出实际的电力系统中的谐波信号；电力系统仿真模型如图2-6 所示，产生的信号模型图如图 2-7 所示；图 2-6 电力系统仿真模型图 2-7 信号模型图本节对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是依据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响；并且， 对于更加复杂的谐波信号，完全可以使用这四种模

16、型的叠加得到，因此，对于这四个信号模型的争辩，在争辩意义上具有完备性；2.3 谐波电流检测技术及其进展下面我们就来看一下最基本的集中检测的方法；1用模拟带通滤波器检测的方法；该方法使用模拟滤波器来实现谐波电流检测；该检测法的优点是电路结构简洁，造价低，欢迎下载精品学习资源输出阻抗低，品质因素易于把握由于滤波器中心频率固定，当电网频率波动时，滤波成效会大大下降；这种方法多用于补偿成效要求不高的场合，它不能适应现代电力系统的需要；2基于 Fryze功率定义的检测方法其原理是将负载电流分解为与电压波形一样的重量，将其余重量作为广义无功电流包括谐波电流 ；它的缺点是：由于 Fryze功率定义是建立在平

17、均功率基础上的，所以要求得瞬时有功电流需要进行一个周期的积分，再加其它运算电路，要有几个周期延时；因此，用这种方法求得的“瞬时有功电流”实际是几个周期前的电流值；这对有源电力滤波器把握是一个难以接受的缺陷；3基于频域分析的 FFT检测法该方法的基础是傅立叶级数分析，将检测到的畸变电流或电压进行傅立叶变换但这种方法也不能同时分别出无功电流和谐波电流；当电网频率发生变换，分解为高次谐波代数和的形式，再将其合成为总的补偿电流；此方法的优点是检测精度较高，缺点是需要确定时间的电流值，运算量大，需花费较多的运算时间；4基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法1983 年，日本学者赤木泰文等人提出了瞬时无功功

18、率理论，利用此理论，先检测出三相 电压与负载电流并变换到坐标系下，再运算出畸变电流的瞬时有功功率和瞬无功功率，滤去基波重量后得到高次谐波瞬时有功功率和瞬时无功功率，然后从中取出补偿电流，最终将它们变换到坐标下即得到了所需补偿的谐波电流；此方法是目前APF 中应用最广泛的一种检测方法，其优点是能快速跟踪补偿电流，进行适时补偿，系统频率特性不变，即使高次谐波增加，系统也不会过载，且不受电网参数和负载变化的影响；缺点是成本高，系统损耗大；5基于小波变换理论的谐波电流检测法；由于小波分析克服了傅立叶分析在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点，即它在频域和时域同时具有局部性，因此人们将小波变换理论应

19、用到谐波检测；然而，基于神经网 络、小波和模糊把握的算法虽然适用，但是这些算法过于复杂，不简洁得到推广使用；所以目前使用较多的是基于瞬时无功理论的电流检测方法；3 瞬时无功率理论基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法；是基于时域提出了非正弦条件下的瞬时无功功率理论，并快速应用于电力系统谐波检测；瞬时无功功率理论方法的优点是当电网电压对称且无欢迎下载精品学习资源畸变时，检测基波正序无功重量、不对称重量及谐波重量的实现电路比较简洁，并且延时小，具有很好的实时性；基于瞬时无功功率理论以瞬时实功率p 和瞬时虚功率 q 的定义为基础，即pq 理论；传统理论中的有功功率、无功功率、有功电流、无功电流都是在平均

20、值或相量的意义上定义的，它们只适用于电压、电流均为正弦波时的情形；而瞬时无功功率理论中的概念都是在瞬时值的基础上定义的，它不仅适合于正弦波，也适用于非正弦和任何过渡过程的情形；从上述的各定义可以看出，瞬时无功功率理论中的概念在形式上和传统理论特殊相像，可以看成是传统理论的推广和延长；这两种方法的优点是当电网电压对称且无畸变时，各电流重量 基波正序无功重量、不对称重量及高次谐波重量的测量电路比较简洁，并且延时少，被测量对象电流中谐波构成和接受滤波器的不同，会有不同的延时，但延时最多不超过一个电源周期，对于电网中最典型的谐波源三相整流器，其检测延时约为1/6周期；可见，该方法具有较好的实时性；瞬时

21、无功功率理论第一版本是1982 年 7 月由赤木泰文发表在日本的一个国内会议上，稍后，该文发表在 1983 年的一个国际会议上； 1984 年，在添加了试验验证的内容后，该文发表在 IEEE 工业应用的会刊上；这个理论是基于许多对谐波分析和无功补偿爱好的电力电子专家早起的工作而进展起来的；p-q 理论接受变换，变换也称为 Clarke 变换，该变换有一个实数举证组成，将三15相电压和电流变换到静止坐标系中；3.1 Clarke变换变换即 Clarke 变换，将 abc 坐标系中的瞬时电压 a、 b 和 c 影射到坐标系中的瞬时电压 、和 ；对于任何三相电压， Clarke 变换和它的反变换如下

22、：=3-1=3-2类似地，对于任何三相线电流a、 b 和 c，可以用下式将其变换到坐标系；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其反变换为=3-3欢迎下载精品学习资源=3-4接受变换的优势之一是将零序重量从abc 坐标系重量中分别出来；而轴重量和 轴分量对零序重量没有任何作用；在三相三线制系统中不存在零序重量，因此可以将从上述方程中去掉，从而使变换得到简化；假如一个三相四线制的系统中三相电压是对称的，就不存在零序电压，因此可以将去掉；但是，当零序电压和零序电流存在时，应当接受完整的变换方程；假如可以将从变换式中去除，就 Clarke 变换及其反变换就变为=3-5=3-6式3-5 ）和式3-6

23、）所表达的坐标变换如图 3-1 所示；这些坐标轴都是静止的；这里，abc 静止坐标系中的相电压和线电流瞬时值变换到静止坐标系中，或者反过来，坐标系中的相电压和线电流瞬时值被变换到 abc 静止坐标系中； a、b 和 c 三个坐标轴空间互差，而 轴和轴是相互正交的，且轴与 a 轴平行； 轴的方向是这样选择的，假如 abc 坐标系中电压和电流空间矢量是依据 abc 次序旋转的，就它们在坐标系中也依据次序旋转；欢迎下载精品学习资源图 3-1图形表达a） 从 abc 坐标系到坐标系的变换 Clarke变换）b） 从坐标系到 abc 坐标系的变换 在三相三线制系统中，没有零序电流，即=0；在这种情形下，

24、只存在定义在轴和 轴上的瞬时功率，因此总是等于零，于是瞬时功率又可以定义为3-8 式的形式；=3-8在如下的说明中， 轴和 轴上的电流表达电压和实功率 p 和虚功率 q 的函数，这样更适合于说明 p-q 理论中所定义的功率物理意义；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源右端相可以开放成如下形式：=3-9欢迎下载精品学习资源=+3-10+上述各电流重量的定义如下： 轴上的瞬时有功电流：=3-11轴上的瞬时无功电流：=3-12轴上的瞬时有功电流：=3-13轴上的瞬时无功电流：=3-14在对称电压和非线性负载的三相电路系统中，实功率和虚功率可以进行如下的分解： 实功率:虚功率:3-15式 3-15

25、 中 和 分别表示 p 的平均部分和振荡部分；而中和 分别表示 q 的平均部分和振荡部分；那么相应的 轴和 轴上的电流可以表示成如下形式；=+3-16=+3-17欢迎下载精品学习资源【16】以为例，上式中对应于基波正序有功电流，对应于基波正序无功电流，就对应于负序和谐波电流 . 很明显、是要补偿的电流；4 基于瞬时无功理论的谐波及无功电流快速检测方法4.1 p-q运算方式快速检测谐波和无功电流该方法的框图如图 4-1 所示；vvavbC 32v vc欢迎下载精品学习资源iaipLPFpi f1afiibf-iahibh欢迎下载精品学习资源ibC 32iicC pqqLPFqC pqi fC 2

26、3i cf-+ich+欢迎下载精品学习资源图 4-1 p-q 运算方式的原理框图该方法是依据定义算出 p 、q，经过低通滤波器 LPF欢迎下载精品学习资源将与，可得出的谐波重量；当有源电力滤波器同时用于补偿谐波和无功时，就需要同时检测出补偿对象中的谐波和无功电流；在这种情形下，可以不用运算q，只运算出 p，由 即可运算出被检测电流的基波有功重量为：=4-2将、与，即可得出的谐波电流和基波无功电流重量之和【6】；实行确定的措施，三相电路的瞬时无功理论是可以用于单相电网谐波检测，如可以将单相电流看做三相电路的 a 相电流，并依据三相对称且正序的原就，构造出b 相电流和 c 电流；然后依据常规方法对

27、 a、b、c 三相电流进行处理，得到 a 相电流重量，即为单相电路对应的检测结果；于是在仿真试验中，取三相对称电压如下：在三相晶闸管整流电路中，当 6 脉波晶闸管整流器运行于触发角时，畸变的线电流近似表达式如下：欢迎下载精品学习资源a相 实 际 电 流 波 形 140200-20-400.050.10.150.20.250.30.350.4a相 的 基 波 电 流 波 形 240200-20-400.050.10.150.20.250.30.350.4a相 的 谐 波 电 流 波 形 340200-20-400.050.10.150.20.250.30.350.4图 4-2 a 相母线的相关电

28、流波形欢迎下载精品学习资源0|f5|Y01|f5|Yx 10 4a相 的 电 流 波 形 频 谱 10200400600800100012001400Frequency Hzx 10 4a相 的 电 流 滤 波 后 的 频 谱 2欢迎下载精品学习资源00200400600800100012001400Frequency Hzx 10 4a相 的 电 流 谐 波 的 频 谱 322|Yf1|00200400600800100012001400Frequency Hz图 4-3 a 相母线的相关电流波形的频谱欢迎下载精品学习资源a相 实 际 谐 波 电 流 波 形 1200-200.10.150.

29、20.250.30.350.4a相 检 测 出 的 谐 波 电 流 波 形 2200-200.10.150.20.250.30.350.4a相 检 测 出 的 谐 波 电 流 与 实 际 波 形 的 差 值 波 形 30.050-0.050.10.150.20.250.30.350.4图 4-4 a 相母线的谐波电流检测值与实际值的对比图 4-2 的 1）给出是晶闸管三相桥式整流 a 相输入的线电流波形 ,6n-1为负序谐波， 6n+1 为正序谐波；图 4-2 的 2）是经过 p-q 法得出的基波的电流波形，图 4-2 的 3） 即是所需检测的谐波的电流波形；图4-3 的 1 ）给出的是图 4

30、-2 的 1）的信号的频谱，可以看出 a 相母线的电流含有 5、11 、17 、23 次的负序重量和 7、13 、19、25 次的正序重量的频谱；图 4-3 的 2）给出的是图 4-2 的 2）的信号的频谱，可以很明显得知经p-q 法得出的电流是一个单一频率信号，即为50Hz 的基波；图 4-3 的 3）给出的是图 4-2 的 3） 全部谐波对应的频谱， 5、7、11 、13 、17、19、23 、25 谐波的频谱；图 4-4 给出为谐波实际值与检测值的对比，图 4-4 的 3）是两者的差值，波形很清楚的显示出两者误差很小；说明 p-q 法在三相电压对称的条件可以很好的检测出谐波，但是p-q

31、法在相电压不对称时，存在该方法自身无法克服的问题；如下仿真结果可以说明这一点；在仿真试验中，取三相电压如下：+以上为输入的三相母线畸变电压，母线线电流保持不变，可得如下仿真波形；欢迎下载精品学习资源x 10 4a相 的 电 流 波 形 频 谱 10| f5|Y00200400600800100012001400Frequency Hzx 10 4母 线 电 压 不 对 称 时 ， a相 的 电 流 滤 波 后 的 频 谱 2欢迎下载精品学习资源|1fY|2fY|500200400600800100012001400Frequency Hzx 10 4母 线 电 压 不 对 称 时 ， a相 的

32、 电 流 谐 波 的 频 谱 32100200400600800100012001400Frequency Hz欢迎下载精品学习资源图 4-5 母线电压不对称时， a 相母线的相关电流波形的频谱图 4-5 中的 1）为 a 相母线的实际电流的频谱，和图4-3 中的 1）的谱线完全一样的；但对比图 4-5 中的 2）与图 4-3 中的 2），可以很明显的看出，图 4-5 中的 2）多出了两个幅值很小的谱线，再对比图 4-5 中的 3）与图 4-3 中的 3）频谱， 4-5 中的 3）很明显的也多出了三根谱线；a相 实 际 谐 波 电 流 波 形 1200-200.10.150.20.250.30

33、.350.4a相 检 测 出 的 谐 波 电 流 波 形 2200-200.10.150.20.250.30.350.4a相 检 测 出 的 谐 波 电 流 与 实 际 波 形 的 差 值 波 形 3100-100.10.150.20.250.30.350.4图 4-6 不对称母线电压时， a 相母线的谐波电流检测值与实际值的对比由图 4-6 中的 3）显示了 p-q 法检测出来的谐波电流与实际谐波波形存在着较大的误差；上述两点都说明白，在三相母线电压不对称时，接受p-q 法不能够有效的检测出母线电流中的谐波和无功重量；欢迎下载精品学习资源分析其缘由：其缘由在于 p-q 法中，三相电压作为运算

34、量直接参与了谐波提取的整个过程的元算，如这些电压含有谐波重量的话，这些谐波重量也会产生瞬时无功功率和瞬时有功功 率，同基波生成的功率一样，也有直流，也能够通过低通滤波器；低通滤波器仍原而得的基波电流中将含有这些谐波电流重量，将不能得到精确的谐波电流量，进而造成谐波和无功电流的补偿不精确；而在实际的应用中理想电网电压条件是很难实现的，因此为了克服电网电压畸变对谐波检测带来的不利影响，对基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法p-q 法进行了改进，提【17】出了谐波电流检测的和 i p-i q法；4.2 ip-iq运算方式快速检测谐波和无功电流i p-i q法的检验原理为：使用锁相环 PLL对母线 a

35、相电压进行锁相，获得一组与 a 相电压同频同相的正弦、余弦信号，得到变换矩阵C；三相输入电流 a、 b 和 c 经过变换后与变换 矩阵 C 相乘，得到有功电流p 和无功电流 q ； p 和 q 经低通滤波器 LPF 滤波后，得到直流重量 , 它们是有基波电流产生的；因此，对直流重量反变换，即可得出，进而可以运算出谐波电流；其原理图如图 3-7 所示【18】；欢迎下载精品学习资源vaPLLsin cos欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源iaii pi pi fLPFibfiaf-i ahi bh欢迎下载精品学习资源ibC1C-欢迎下载精品学习资源-i32iCLPFC23icfi ch欢迎下

36、载精品学习资源ciqiqi f+欢迎下载精品学习资源方式的原理框图图 4-7 i p -i q 运算欢迎下载精品学习资源由 i p -i q法的原理可知，在母线电压对称时，它检测的结果与p-q 法是完全相同的；下面争辩的是在三相母线电压畸变的情形下的检测；设三相母线的畸变电压和上述畸变电压相同，即是如下：+母线各相的线电流保持和上述试验一样；欢迎下载精品学习资源a相 的 电 流 波 形 140200-20-4000.050.10.150.20.250.30.350.4a相 的 基 波 电 流 波 形 240200-20-4000.050.10.150.20.250.30.350.4a相 的 谐 波 电 流 波 形 340200-20-4000.050.10.150.20.250.30.350.4图 4-8 a 相母线的相关电流波形欢迎下载精品学习资源100|Yf5|4x 10a相 的 电 流 波 形 频 谱 1欢迎下载精品学习资源0020040060080010001200Frequ