谐波电流测定试电路
两种单相电路谐波电流检测方法的仿真比较
摘 要： 为 了揭示直接计算法的检测性能 ，特别是它在实际应用 时的检 测性能，建立 了对直接计算
法和参 考方法 进行对 比仿真 的 Ｍ Ｔ Ａ 模 型 ，并对它们进行 了仿真 比较 。比较 结果表 明：在 理想情 况下， ＡＬＢ 直接计算法和 参考方法 的检测精度 无明显差别，而直 接计算 法的动态性能优于参考方法 ；在 电源频率变 化而 电源 电压无 畸变 时，直接 计算 法的检 测精度 高于参考方法 ；在 电源频率不变而 电源 电压 畸变 时，直 接计算法 的检测精度低于参考方法 。 关键词：有源 电力滤波器；直接计算法；参考方法；谐波 电流 ；Ｍ Ｔ Ａ 模 型；检测精度 ＡＬＢ 中图分类号 ：Ｔ ９ ０ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — １５ ２ １ ） ６ ０５ — ４ Ｍ３．２ ０ ７ ３ ７ （０ １ Ｏ— ０ ０ ０
电流 幅值 、 基波有功 电流 、谐波 与无功 电流之和 ； Ｐ ＬＦ
为低通 滤波器 。根 据参 考文 献 ［］ Ｐ 可 确定 为截 ６ ，Ｌ Ｆ 止 频率ｆ＝ ０ ｚ 阶Ｂ ｔ ｅ ｗ ｒ ｈ Ｌ Ｆ ２ 的２ ｕ ｔ ｒ ｏ ｔ Ｐ 。 Ｈ
图１参考方法的检 测 系统 由单相 的 负载 电流 可 构造 ａ 两相 电流 ： 、
ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｒ ｃ ｓｏ
０ 引言
有 源 电力 滤 波器 是 一 种 治理 谐 波 和 补 偿 无 功 的 电力 电子装 置 ，而 谐波 电流 检 测 是其 关 键技 术 。 １８ ９ ４年 ，ｔ ｋ ｇ 等提 出 了三 相 电路 瞬时 无功 功 ｔ Ａ ａ ｉ 率 理 论 ，此 后 这 一理 论 被 不 断完 善 。现 在 ，基 于 三 相 电路 瞬 时无 功 功 率 理 论 的三 相 电路 谐 波 电流 检 测 方法 是 被 证 实具 有 应 用 价 值 ，得 到 公 认 的 较 为 成 熟 的 方法 。而 对 于 单 相 电路 ，还 没 有 一种 成
谐波检测电路设计
谐波检测电路设计对于有源电力滤波器(APF)而言，实时准确地检测出谐波电流是非常关键的，它的快速性、准确性、灵活性以及可靠性直接决定APF的补偿性能。
设计的谐波检测电路检测出的多路模拟信号会有一定的延迟性，这会大大影响APF计算谐波的精确性和准确性。
本文中谐波检测装置所用的AD7656具有6路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度高。
以上优点弥补了目前APF中谐波电流检测技术的缺陷，而且抗混叠滤波器、隔离放大器、过零检测电路、锁相倍频电路的设计增强了检测的精确性。
1 装置整体运行原理及相关算法1．1 装置运行原理图1为并联型有源电力滤波器的原理结构框图。
图中，交流电网对非线性负载电，非线性负载为谐波源，产生谐波并且消耗无功功率。
有源电力滤波器由4部分组成：谐波电流检测电路、电流跟踪控制电路、主开关器件驱动电路和主电路。
谐波电流检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法，根据有源电力滤波器的补偿目的检测出负载电流中的谐波分量，同时还要检测直流侧母线电容电压。
然后将这些信号输入电流跟踪控制电路，通过控制算法生成一系列PWM信号，以此作为补偿电流的指令信号。
这些信号经过电平转换后输入主开关器件驱动电路，驱动主电路中的主开关器件。
此时，APF产生并向电网注入补偿电流，该电流与非线性负载电流相位相反，幅值为负载电流中的谐波分量，从而达到滤波目的。
有源电力滤波器检测模块的工作框图如图2所示。
6路电流信号包括三相电流ia、ib、ic以及由APF发出的补偿电流，这6路电流信号经霍尔电流传感器变换后，在高精度取样电阻上形成与原信号成比例的电压信号，霍尔电流传感器采用LEM公司生产的LA55-P，采用这种霍尔传感器加高精度取样电阻的方式，可以获得更好的抗干扰能力，模拟信号变换的精度更高。
直流母线电压信号经霍尔电压传感器变换后，由于对直流母线电压的精度要求不高，就不再进行信号调理而直接进入A／D芯片的模拟信号输入通道。
如何利用滤波器对谐波检测电路进行检测
高通和低通滤波器对谐波检测电路检测摘要从基于瞬时无功功率理论的一种谐波电流检测方法，推出了采纳高通和低通滤波器的两种谐波电流检测电路。
利用MATLAB仿真软件建立了相应的仿真电路，并就滤波器对谐波电流检测电路检测效果的妨碍进行了仿真研究，同时对两种电路的性能进行了比照，结果讲明，滤波器的截止频率、阶数和类型对检测电路的动态响应过程、检测精度都有非常大妨碍。
谐波电流检测电路采纳低通滤波器，不管从设计上依然从检测效果都有优势。
要害词：有源电力滤波器瞬时无功功率理论谐波检测滤波器AStudyaboutInfluenceofHighandLowPassFiltersonDetectingEffectofHarmonicsDetectionCircuitsWangQun YaoWeizheng WangZhaoan(Xi'anJiaotongUniversity710049China)Abstract Twocircuitsusinghighpassandlowpassfiltersareobtainedbyintroducingadet ectingapproachofharmoniccurrentsbasedontheinstantaneousreactivepower theory.TheirsimulationcircuitsarebuiltbyMATLABsimulationsoftware,res pectively.Thesimulationstudiesabouttheinfluenceofthefiltersinthedetecting circuitontheirdetectingeffectarecarriedoutand,atthesametime,theperforma ncesoftwocircuitsarecompared.Theresultsshowthatthedynamicresponsean dthedetectingprecisioncangreatlybeinfluencedbythecut-offfrequencies,the orderandthetypeofthefilters,andthatthecircuitcontainingLPFisbetterthanthe onecontainingHPFinbothdesignanddetectingeffect.Keywords:Activepowerfilter InstantaneousreactivepowertheoryHarmonicdetection Filter1 引言有源电力滤波器(APF——ActivePowerFilter)是近年来开展起来的一种抑制电网谐波的先进手段［1］。
基于PQ法的谐波电流与无功电流检测方法设计
科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界0引言电力电子技术在推动电力系统发展,灵活高效地利用电能的同时,其设备又成为电力系统中最主要的谐波源,同时消耗无功功率[1-2]。
谐波的危害是多方面的,主要体现在:1)对供配电线路的危害:主要是影响线路的稳定运行和电能质量;2)对电力设备的危害:包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害;3)对用电设备的危害:包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。
4)对人体和电力测量准确性的影响:目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确。
谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁,给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害,被公认为电网的危害和人体生命的杀手。
1电力谐波的定义目前国际普遍定义谐波为:谐波是一个周期电气量正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍[3]。
以正弦波电压为例,可以表示式(1):式中U是电压有效值,θ是初相角,ω是角频率,T为周期;对于周期为T的非正弦波信号,在满足狄里赫利的条件下,可分解为如式(2)的傅立叶级数。
u(t)=2√U sin(ωt+θ)(1)u(ωt)=a0+∞n=1∑a n cos nωt+b n sin nωt()(2)式中:a0=12π2π0∫u(ωt)d(ωt),a n=1π2π0∫u(ωt)cos nωtd(ωt),bn=1π2π0∫u(ωt)sin nωtd(ωt)。
频率与工频相等的分量称为为基波,频率是基波频率大于1的整数倍的分量称为谐波,其频率为基波频率的整数倍。
2基于PQ法的谐波电流和无功电流检测设计2.1三相瞬时无功功率理论图1琢茁坐标系中的电压,电流矢量PQ法的理论基础是三相瞬时无功功率理论。
三相电路瞬时无功功率理论最早在1983年由赤木泰文提出,它是以瞬时实功率P和瞬时虚功率Q的定义为基础。
谐波电流测试标准要求
谐波电流测试标准要求引言：谐波电流是指在电力系统中，电流波形不符合正弦波形的电流成分。
谐波电流的存在会引起电力系统的谐波污染，并对系统设备和电能质量造成不良影响。
因此，为了评估电力系统中的谐波电流水平，制定了谐波电流测试标准要求。
一、测试目的谐波电流测试的主要目的是评估电力系统中的谐波电流水平，以确定系统的谐波污染程度。
通过测试，可以得出谐波电流的频率、幅值和相位等参数，为系统的设计和优化提供参考依据。
二、测试基础1.测试仪器：谐波电流测试需要使用谐波电流测试仪，该仪器具备高精度的测量能力，能够准确地测量电流的谐波成分。
2.测试方法：常用的谐波电流测试方法包括直接测量法和间接测量法。
直接测量法是通过将测试仪器与被测电路连接，直接测量电流波形的谐波成分。
间接测量法则是通过测量电压和阻抗等参数，计算出电流的谐波成分。
3.测试环境：为保证测试结果的准确性，测试应在无谐波污染的环境下进行，避免其他因素对测试结果产生干扰。
三、测试要求1.测试频率范围：谐波电流测试应涵盖电力系统中的主要谐波频率，包括2次谐波、3次谐波、5次谐波等。
测试频率范围应根据实际情况确定。
2.测试精度：测试仪器应具备高精度的测量能力，能够准确地测量电流的谐波成分。
测试精度应符合相关的国家或行业标准要求。
3.测试时长：测试的时长应足够长，以获取稳定的测试结果。
一般情况下，测试时长不少于30分钟。
4.测试数据记录：对于每次测试，应记录测试仪器的型号、序列号、测试时间、测试位置等信息，并保存测试数据和测试报告。
5.测试结果分析：根据测试数据，对谐波电流的频率、幅值和相位等参数进行分析，评估电力系统的谐波污染程度，并提出相应的改进建议。
四、测试报告测试报告应包括以下内容：1.被测电路的基本信息，包括电流额定值、电压等级、接线方式等。
2.测试仪器的型号、序列号和校准情况。
3.测试环境的描述，包括测试时的温度、湿度等。
4.测试结果的详细数据，包括谐波电流的频率、幅值和相位等参数。
谐波电流测试方法
谐波电流测试谐波电流测试（Harmonic Current）
1. 谐波电流测试参考标准：IEC61000-3-2:2001
2. 谐波电流测试主要测试设备：
限值：
表 1 A类设备的限值
谐波次数n最大允许谐波电流奇次谐波
3 2.30
5 1.14
70.77
90.40
110.33
130.21
15≤n≤390.15×15/n
偶次谐波
2 1.08
40.43
60.30
8≤n≤400.23×8/n
（注：B类设备输入电流的各次谐波不应超过表1给出值的1.5倍。
）
表 2 C类设备的限值
谐波次数n 基波频率下输入电流百分数标示的最大允许谐波电流/%
22 330×λ510 77
95
11≤n≤393
λ是电路功率因数。
表3 D类设备的限值
谐波次数n 每瓦允许的最大谐波电流
mA/W最大允许谐波电流A
3 3.
4 2.30
5 1.9 1.14
7 1.00.77
90.50.40 110.350.33
13≤n≤39 3.85/n（见表1）
A类：平衡的三相设备；
家用电器，不包括列入D类的设备；
工具，不包括便携式工具；
白炽灯调光器；
音频设备。
未规定为B、C、D类的设备均视为A类设备。
B类：便携式工具；
不属于专用设备的电弧设备。
C类：照明设备。
D类：功率不大于600W的下列设备：
个人计算机和个人计算机显示器；
电视接收机。
电流谐波法在电力电缆状态检测诊断的应用进展
电流谐波法在电力电缆状态检测诊断的应用进展摘要：伴随着各行各业的不断进步和发展，我国的电力发展也有了很大的进步，电流谐波法在进行电力电缆状态的检测诊断过程中得到广泛的应用，成为现阶段一种新型的技术，实现了电力电缆检测诊断的可靠性的提高，具有非常重要的应用意义和价值。
本篇文章将对电缆谐波的检测诊断方法、优缺点及未来发展趋势进行具体的阐述，希望可以为大家提供参考借鉴。
关键词：电流谐波法；电力电缆；检测诊断；发展引言：电力系统中的电力电缆进行供电具有很强的可靠性、受到外界环境的影响是比较小的、占地面积比较小、能够更好的是实现城市美化，伴随着城市中电网的不断扩大，电力电缆被广泛的应用。
电缆的使用时间越长，会受到外界环境影响、电流影响、热影响、机械影响等，导致电缆很容易出现绝缘性能、机械性能、电气性能的降低。
进行电力电缆的检测诊断是非常必要的，能够对于电缆老化程度的有效评估，尽最大可能避免电线电缆出现安全事故，实现配电网高效、可靠的运行。
1、电流谐波检测诊断方法1.1仿真研究进行电缆仿真主要包括以下几方面：①搭建电缆模型；②进行电缆变化和电缆老化的呈现；③进行电缆老化与磁场变化的呈现。
采用有限元法进行电缆磁场和现场的仿真，在仿真模型中放置水树障碍，对于水树的生长阶段进行改变，将一个微孔通过水通道的有效连接实现两个微孔的转变。
伴随着水树的不断生长，线芯位置的磁场强度也会不断变强，磁场的峰值与对应位置不会发生改变，都会在第一个微孔的末端，微孔的增多和水通道的搭建使得绝缘层磁场的强度出现波动。
微观上来看，水树的不断生长，最大电流的密度会在水树的末端，伴随着分子电流的不断增加，就会导致磁场强度峰值也在微孔末端。
经过仿真研究，我们可以得出结论，水树障碍会直接影响绝缘层中的磁场分布情况，使得分子电流密度产生改变，电路的改变会导致线芯磁通出现变化，使得磁场强度也随之变化，磁场与电流是紧密联系在一起的，会使得线芯中出现高次谐波。
单相电路谐波电流检测的一种参考方法的仿真研究
通用低压电器篇
・ 电能质 量 ・
单 相 电路谐 波 电流检 测 的 一种 参 考 方 法 的仿 真研 究 术
李 自成 ， 孙 玉坤 ， 刘 国海 ， 李凤祥 ， 杨 建 宁
（ 苏大 学 电气信 息工程 学 院 ，江 苏 镇 江 ２ ２ １ ） 江 １ ０ ３
Ｌ ｉ ｅｇ， Ｓ Ｎ ｕ ｕ ＩＺ ｃ ｎ ｈ Ｕ Ｙ ｋ ｎ， Ｌ Ｕ Ｇ ｏ ａ ， Ｌ ｅ ｇ ｉｎ Ｙ ＮＧ Ｊａ ｎｎ Ｉ ｕｈｉ ＩＦ ｎ ｘａ ｇ， Ａ ｉｎ ｉｇ
（ ｏ ｅｅｏ Ｅｅｔｃｌ ｎ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉ ｇｕＵ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｌ ｒ ａ ａｄＩ ｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｓ ｎｖ ｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ｌ ｃｉ ｎ ｉ ｉ ａ ｅ ｔ ａ
ｓ ｎａ ｅｕ ａ ｔ ｅｐ ｗ ｒ ｈ ｏｙｏ ｔｒ — ｈ ｓ ｉ ｕｔ ｒ ｅｅ ｃ ｄｍｅ ｏ ）ｗ ｓ ｒｓｎｅ ．Ｔ ｅＭａ ａ ｉ ｌ ｉ ｔ ｔ ｏ ｓｒ ｃｉ ｏ ｅ ｅ ｒ ｆ ｈｅ ｐ ａｅｃｒ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔ ｄ ａ ｅｅ ｔｄ ｈ ｔ ｂｓ ａ ｏ ａ ｎ ｅ ｖ ｔ ｅ ｃ （ ｆ ｈ ｐ ｌ ｍｕ ｔ ｎ
摘 要 ： 出了基 于三相 电路 瞬时无功理论 的单相 电路谐波 电流检测 方法 （ 提 参考 李 自成 （ ９ ７ ） １６ 一 ，
方法 ） 的仿真研究 。根据该参考 方法建立 了 Ｍａ ａ ｔ ｂ仿真模 型 ， ｌ 确定 了低通 滤波器 的类 型、 阶数 和截止频率 。在 电源 电压无畸变 、 畸变和频率 变化情 况下 ， 发生 对该参 考方法
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谐波电流测定试验电路
谐波电流测定试验时，将测量的谐波电流值与各类设备谐波限值进行比较以检验受试设备是否符合标准要求。
谐波电流测定试验按照下列图中所给出的电路测量受试设备(EUT)的谐波电流：——图1适用于单相设备；
——图2适用于三相设备。
1.单相设备谐波电流测定电路
图1：单相设备的测量电路
S——供电电源；EUT——受试设备；
ZM——测量设备的输入阻抗；In——线电流的n次谐波分量；
M——测量设备；U——试验电压；
ZS——供电电源的内阻抗；G——供电电源的开路电压。
注1：没有规定ZS和ZM的值，但应足够小以满足试验电源的要求，可以通过测量受试设备与测量设备连接处的电压来验证。
注2：在某些特殊情况下，须特别注意避免电源内电感与受试设备电容之间发生谐振。
注3：对于某些类型的设备，例如单相非稳压整流器，谐波幅值随着供电电压急剧变化。
为使该变化降到最低程度，推荐将受试设备与测量设备连接点处的电压维持在220V±1.0V/380V±1.0V，采用与谐波评定相同的200ms观察窗进行评估。
2.三相设备谐波电流测定电路
图2：三相设备测量电路
S——供电电源;EUT——受试设备；
ZM——测量设备的输入阻抗；In——线电流的n次谐波分量；
M——测量设备；U——试验电压；
ZS——供电电源的内阻抗；G——供电电源的开路电压。
注1：没有规定ZS和ZM的值，但应足够小以满足试验电源的要求，可以通过测量受试设备与测量设备连接处的电压来验证。
注2：在某些特殊情况下，须特别注意避免电源内电感与受试设备电容之间发生谐振。
注3：对于某些类型的设备，例如单相非稳压整流器，谐波幅值随着供电电压急剧变化。
为使该变化降到最低程度，推荐将受试设备与测量设备连接点处的电压维持在220V±1.0V/380V±1.0V，采用与
谐波评定相同的200ms观察窗进行评估。