一种谐波和无功电流检测的新算法

　　0 引言

　　随着电力电子技术的发展，电力电子装置的应用越来越广，但是其产生的谐波对电网的污染，以及电磁干扰等，也带来了危害。另一方面，现代用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。而有源滤波器可以消除谐波，提高电力系统运行的稳定性，其研究和应用越来越受到人们的重视。

　　有源滤波器消除谐波的基本原理主要有两种：一种是向电网注入与负载的无功和谐波电流大小相等、方向相反的电流来补偿无功和抑制谐波，称为并联型有源滤波器;另一种是向串联变压器副边注入基波补偿电流，使串联变压器对电网基波电流呈低阻抗，对谐波电流呈高阻抗[1]，从而抑制谐波，这种方法称为串联型有源滤波器。另外，还有串并联型、混合型等。但是，无论采用哪一种，首先都必须将谐波和无功电流的值检测出来。目前比较成熟的电流检测方法主要有基于瞬时无功功率理论[2]的pq检测法[3]和ip-iq检测法[4]。但这两种方法须进行两次坐标变换，计算量较大，其中ip-iq检测法需要采用锁相环，而锁相环存在实现复杂，检测精确不高的问题。

　　本文研究了一种谐波和无功电流检测的新算法，并给出仿真结果和实验结果。

　　1 谐波和无功电流检测方法的原理

　　图1是并联型有源滤波器的系统框图，其基本原理是：通过检测环节计算出负载的谐波和无功电流，然后控制逆变电路输出，向电网注入与负载的无功和谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网电流中只含有基波有功分量。这样，该装置既可以实现对谐波的滤波作用，又可以提供电力系统所需的无功电流，便可大大提高电能利用率，提高经济效益。

图1 并联型有源滤波器的系统框图

　　本文提出一种新的谐波和无功电流检测算法，图2为负载谐波和无功电流的检测原理图,图中虚线框内为直流侧电压控制部分。如图2所示，首先检测出实际负载电流和电网电压，对这6个量进行计算即可得到所需的三相负载谐波和无功电流。

图2 谐波和无功电流检测算法原理图

　　为简单起见，假定电网电压三相对称、无畸变，则

　　uA=UMsinωt

　　uB=UMsin(ωt-2π/3)(1)

　　uC=UMsin(ωt+2π/3)

　　负载电流iA，iB，iC可以表示为基波与谐波之和，即

　　iA=iA1+iAk

　　iB=iB1+iBk(2)

　　iC=iC1+iCk

　　考虑到负载不对称，将电流分为正序、负序、零序，则基波电流为

　　iA1=i1+sin(ωt-φ)+i1-sin(ωt+θ1-)+i10