有源电力滤波器三种电流检测方法的深入探讨及仿真
电力有源滤波器中谐波电流检测与仿真
ｌ 谐 波 电流检 测补 偿原 理
有 源滤 波器是 由一组 开关器件 和无源 储能 元件 如电感
和电容组成 ， 其系统主要 由指令 电流运算 电路 和补偿 电流发
生 电路 两大部 分组成。并 联型电力有源滤波器如 图 １ 示 ， 所 首先检 测补偿 对象 的 电流 （ 电压 ） 经 过指令 运算 电路 得 或 ， 到补偿 电流 的指 令信 号 ，然后 对变换 器 中的开关 器件进 行
收 稿 日期 ：０ ２— ３— ２ ２１ ０ ２
基金项 目： 国家 自然科学基金（ｔｅＮ ｔ ｎｌ ａ ｒ ｃｅｃ ｏｎ ａ ｏ ｆ ｈｎ ｎｅ ｒｎ Ｎ ．５９ ７ ６ ） ｈ ａｏ ａ Ｎ ｔ ａ ＳｉｎｅＦ ｕｄ ｔｎｏ ｉａｕ ｄｒ ａｔ ｏ ０ ７０ ８ ｉ ｕｌ ｉ Ｃ Ｇ 作者 简介 ： 高海洲（９９ ） 男 ， １６． ， 湖北浠水人 ， 师 ， 讲 主要从事 电气控制 自 动化研 究工作 。 叶天凤（９２ ）女 ， １８． ， 湖北大 冶人 ， 助教 ， 主要从事 电力检测与监控技术 工作 。
近年来 ， 电力电子装置 的应用 日益广 泛 ， 种 电力 电子 各 装 置成为 主要 的谐 波源 ， 波带来一 系列 的问题 Ｊ也 加剧 谐 ，
了对电网的污染 。相对传统 的 Ｌ Ｃ滤 波器 ， 电力有源 滤波 器
不 仅能对频率和幅值都变化 的谐波进行 动态跟踪 补偿 ， 且补
偿 特性不受电网阻抗 的影 响， 因而受 到广 泛的重 视和 应用 。
功电流 ｉ ０ 再 以（＾＋ｉｐ） ￡ ， ｌ ｉ ｕ 做为 补偿 电流 的指 令 信号 ， 使 图１ 主电路输 出补偿 电流 ｉ， 全补偿负 载谐波 电流和无 功 完
电流。
设 三相三线制电路 中， 各相 电压 、 电流 的瞬时值 分别 为
三相有源滤波器的仿真研究报告
工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称三相并联有源滤波器的仿真研究学院电气信息学院专业班级电气工程及其自动化091姓名邓伟学号099064111毕业设计(论文)的主要容及要求：1.了解电能质量的基本概念，掌握并联型有源电力滤波器基本概念及其基本工作原理。
2.理解并联型有源电力滤波器控制方法的原理，理解瞬时无功功率理论，掌握以此为基础的谐波电流检测方法。
3.熟练应用MATLAB软件，利用其中的Simulink工具箱建立起仿真模型，对并联型有源电力滤波器进行仿真研究。
4.完成5000汉字以上的英文资料的翻译。
5.熟练应用计算机，包括上网查找中、英文参考资料以及计算机编程、仿真等。
6.在理论分析的基础上，建立起仿真模型、进行仿真实验，得出仿真结果（图形或数据），来验证理论分析的正确性。
2013R年 3 月 1 日至2013 年 6 月12 日共15 周指导教师签字系主任签字院长签字摘要随着电力电子技术的发展及电力电子装置的普遍应用，在电力系统中产生了大量的电力谐波，已引起世界各国的广泛关注。
有源电力滤波器（APF）作为一种治理电网谐波行之有效的方法，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿效果不受电网阻抗的影响，因而成为谐波抑制的重要趋势。
论文首先介绍了并联型有源电力滤波器的基本结构和原理，进而研究了基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波电压检测方法。
接着讨论了PWM变流器的控制方法以及直流侧电容电压的控制策略。
其次，本文对并联型有源电力滤波器一些参数的进行选择。
这些参数的选择很大程度上决定了APF的补偿性能。
在前几章的基础上，最后利用了Matlab/simulink对三相并联型有源电力滤波器进行了系统的建模与仿真。
关键词：并联型有源电力滤波器；谐波检测；三角波控制；直流侧电压控制；ABSTRACTAs the rapid development of power electronics and the mon use of the power electronicdevices, there are more and more harmonic emerges in power system. All over the world, people bee concerning about the power quality issue. Active Power Filter (APF) , as one effective method to correct the power harmonic, can dynamically trace and pensate any harmonic which is varying in frequency and amplitude, while network impedence has no effect on the pensation performance. Therefore, APF bees an important trend to restrain power harmonic.Firstly, this article introduces the basic principle and structure of shunt APF, then studies a real time detecting method of harmonic voltage for three-phase circuit based on the instantaneous reactive power theory. Then discuss the control scheme of the PWM converter and the DC side voltage is discussed.Secondly,through the researches which have been carried out for shunt active power filter, the selection of the main circuit switching ponents are discussed detailedly. These parameters have great influences on the steady and dynamic pensation characteristics of shunt APF.Based on the former chapters, chapter 4 pletes the modeling and simulation of the three-phase shunt APF using Matlab/Simulink.Key words: shunt APF; harmonic detect method; triangular wave control; DC side voltage control;目录摘要 (I)ABSTRACT (IIII)目录 ........................................................................................................................... I IIIII 第一章绪论 (1)1.1选题目的及意义 (1)1.1.1电力系统谐波 (1)1.1.2谐波的治理策略 (2)1.2 有源电力滤波器研究现状及发展趋势 (3)1.2.1有源电力滤波器的国外研究现状 (3)1.2.2有源电力滤波器的发展趋势 (4)1.3本文所做的工作 (5)第二章并联型有源电力滤波器 (6)2.1 有源电力滤波器 (6)2.2有源滤波器的工作原理 (9)2.3主电路结构及其相关参数设计 (11)2.3.1主电路工作原理 (11)2.3.2开关器件的选择 (12)2.3.3主电路容量 (12)2.3.4开关频率与死区时间 (13)2.3.5直流侧储能电容稳定电压 (13)2.3.6储能电容C (13)2.3.7交流侧电感L (14)2.4 本章小结 (14)第三章有源滤波器的谐波电流检测技术 (15)3.1常用的谐波电流检测技术 (15)3.2基于瞬时无功功率理论的ip -iq谐波电流检测法 (16)3.3 PWM控制方式的研究 (19)3.3.1 定时瞬时值比较PWM控制方式 (19)3.3.2 三角波比较PWM控制方式 (20)3.3.3 滞环瞬时值比较方式 (20)3.4本章小结 (21)第四章三相串联型有源电力滤波器的建模与仿真 (21)4.1 Matlab/Simulink仿真软件及其工具箱简介 (21)4.2系统仿真模型的构建 (22)4.3 有源电力滤波器仿真模型设计 (23)4.3.1 谐波源建模 (23)4.3.2 并联型有源电力滤波器建模 (24)4.4 仿真实验及结果分析 (27)4.5 本章小结 (32)第五章总结与展望 (33)5.1论文总结 (33)5.2下一步工作展望 (34)致 (34)参考文献 (35)第一章绪论1.1选题目的及意义随着科学技术与现代化建设的发展,电能在现代社会工业生产和日常生活中成为了不可缺少的重要能源之一。
三相四线制有源电力滤波器的研究及仿真
邵 竹 星 （ ９ ６ ） １８ 一 ， 男 ， 士 研究 生 ， 硕 研 究 方 向 为 电 力 电子
功功率理论 的谐波检测方 法 。建立 了四桥臂带输 出电感的三相 四线制 的数学模 型。基 于 幽０坐标 系下数学模型 ， 用电流 内环 的基 于前馈 解耦 Ｐ 控制方 法 ， 采 Ｉ 以及 Ｐ 参数 的 Ｉ 设计 方法。利用三维空 间矢量 脉宽调制技术 （ Ｄ Ｓ Ｐ ３ —Ｖ ＷＭ） 进行 电流跟踪控制逆变器 的
Ｋ ｙｗ ｒｓ ｃｉｅｐ ｗｅ ｌ ｒ Ａ Ｆ） ｈ ｅ－ｈ ｓ ｏ ｒｗ ｒ ；ｍａｈ ｍａｉ ｍｏ ｅ；ｆｅ ｏｗ ｒ ｅ ｅ ｏ ｄ ：ａｔ ｏ ｒｆｔ （ Ｐ ；ｔｒｅｐ ａｅｆｕ － ｉｅ ｖ ｉｅ ｔｅ ｔ ｄ ｌ ｅｄ ｆｒ ａｄ ｄ － ｃ
ｃ ｕｐｌｎｇ；３ － ｏ ｉ Ｄ ＳＶＰＷ Ｍ
ｒ ｇｓｓ ｍ ａ ｂ ｉ．Ｔ ｅｃｒ ｎ ｃ ｓ— ｏ Ｉａｊｓ ｅｔ ａｅ ｎｖｌ ｇ ｅ ｒ ａ ｅｏｐｉｇｗ ｓ ｄｐｅ ｉ ｔ ｗ ｓ ｕｌ ｈ ｕｒ ｔ ｌ ｅｌ ｐＰ ｄ ｔ ｎ ｓｄｏ ｏ ａｅｆ ｄｆ ｗ ｒ ｄｃｕ ｌ ａ ｏｔｄ ｎ ｙｅ ｔ ｅ ｏ ｏ ｕｍ ｂ ｔ ｅ ｏ ｄ ｎ ａ
变换技术 和 电能质
量分析与补偿 。
Ｓ ｕ ｙ ａ ｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉｎ ｆＴｈ ｅ ． ａ ｅ Ｆｏ ｒ Ｗ ｉｅ Ａｃ ｉｅ Ｐｏ ｒ Ｆｉ ｅ ｔ ｄ ｎ ｉ ｌｔｏ ｏ ｒ ｅ Ｐｈ ｓ ｕ ． ｒ ｔｖ ｗｅ ｌ ｒ ｔ
有源滤波器电流检测方法
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《 冶金自动化》 $((: 年 ;$
由图 ! 可以看出， 这种方法要求检测三相电 流的同时检测三相电网电压， 其使用条件是三相 电网电压不能发生畸变， 否则该方法不能准确检 测出各次谐波电流。而 ! " ， ! # 法是在 "， # 法基础上
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三相三线制并联型有源电力滤波器的仿真
三相三线制并联型有源电力滤波器的仿真摘要随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，谐波的危害日益严重，使电网的供电质量受到影响。
相比于无源滤波方式，有源滤波是一种新型的谐波抑制方法。
有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，本文以三相电路瞬时无功功率理论为基础检测谐波电流，对三相三线制并联型有源电力滤波器做出了仿真分析，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
关键词谐波；瞬时无功功率；三相三线制；有源电力滤波器；仿真近年来，随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，带来的谐波问题日益严重。
有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，它不仅能补偿各次谐波，还可补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动补偿变化着的谐波。
本文基于三相电路瞬时无功功率理论，对三相三线制并联型有源电力滤波器进行了设计与仿真，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
1 基于瞬时无功理论的谐波检测[1]三相电路瞬时无功功率理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。
以该理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器的谐波电流实时检测方法。
以瞬时无功功率理论为基础的三相电路谐波电流的检测方法如图1所示。
图1 基于瞬时无功理论的三相谐波检测算法图中，、、和、、分别为各相电压和电流的瞬时值，、两相瞬时电压、和、两相瞬时电流、，，，LPF为低通滤波器。
2 三相三线制并联型有源电力滤波器[2-3]补偿谐波时，有源电力滤波器首先检测负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者相互抵消，使得电源电流中只含基波，不含谐波。
上述原理可用如下的一组公式描述：（16）（17）（18）（19）式中—负载电流的基波分量。
有源滤波总结论文
有源电力滤波的谐波电流检测方法及比较I摘要由于电力电子器件的广泛应用，导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真，这使得谐波问题日趋严重。
在电网谐波污染越来越严重、用户对电能质量要求越来越高的背景下，谐波电流的检测显得尤为重要。
本文简单综述了四种谐波电流检测的方法，并且对后三种电流检测的原理和优缺点进行了分析，在选择电流检测的方法上可以作为参考。
II概述对电力系统而言，研究谐波和无功功率意义重大。
首先，谐波污染的危害非常严重。
谐波增加了电网中的附加损耗，降低了电能传输和使用效率，使电机、变压器等设备过热，并且加速绝缘老化致使寿命缩短。
谐波在局部引起谐振，还会导致谐波放大以至于烧毁容性设备。
另外，谐波还可能引起控制和保护装置误动作、对通讯和电子设备产生严重干扰。
其次，大量无功功率的交换会增大线路和设备容量以及损耗，如果是焊接设备等冲击性负载，会使电网电压剧烈波动，从而严重影响电能质量。
有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，可以对电力系统中的谐波进行补偿。
谐波电流检测技术是有源电力滤波器技术的关键技术之一。
瞬时无功功率理论自20世纪80年代提出以来，在许多方面得到成功的应用。
基于该理论得出了用于有源电力滤波器的谐波电流检测方法。
本文在阐述瞬时无功功率理论的基础上，对基于该理论的谐波电流检测方法的误差因素进行了分析。
由于神经网络具有良好的处理非线性问题的能力，近年来已有文献将神经网络应用于谐波检测中。
本文分析了目前文献中研究较多的基于多层前馈网络的谐波电流检测方法的基本原理。
在分析已有检测方法的不足的基础上，从有源电力滤波器改善电能质量、降低总谐波畸变率这一功能本质角度出发提出了一种基于神经网络的谐波电流检测新方法，BP前馈神经网络谐波电流检测方法。
由于小波变换具有良好的时频局部化特性，本文给出了小波变换的原理和选择方法。
并且分析了三种方法的优缺点。
III消除谐波的方法1．概述四种基本方法从有源电力滤波器结构，我们可以得出有源电力滤波器技术包含着三大关键技术：功率器件制造技术、谐波电流检测技术和电流控制技术。
有源电力滤波器的电流检测与控制方法的研究
成 本 高 ，损 耗 大 。 本 文论 述 的有 源 电 力 滤 波 器 的谐 波
电流 检 测 方 法 原 理 简单 ．实 现 方 法 简 单 。可 以达 到 谐
波 电流 的实 时 检 测 的 要 求 补偿 电流产生 的 Ｐ ＷＭ 控 制 方 法 １ ２ Ｊ主要 有 滞 环 电
用 最 广 泛 的 一 种 谐 波 检 测 方 法 ．它 能 够 实 时 检 测 出补 偿 电 流 ．同 时 不 受 电 网 参 数 和 负 载 的 影 响 ．但 是 系统
Ｄｅｅ ｔｏ Ｃｏ ｔｏ Ｓ ｍｃａ ｉｎ ｔｃ ｊｎ ｎ ｒ１ ｉ ａ ｔ ｌ ｏ
摘 要 介 绍 有 源 电 力 滤 波 器 的 工 作 原 理 ． 用
箱 或 住 宅 配 电箱 内 都 有 安 装 带 选 择 性 保 护 的 小 型 断 路 器 的 需
求 法泰公 司 的 Ｆ Ｂ Ｔ １可 以很
好 地 解 决 越 级 跳 闸 的 问 题 ．ｇ ｉ ． Ａｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ Ｂ１ ｉ ｈ ｅ ｍｉ ａ ｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｐｉ ｔ ｆ ｃ ｏ ＦＦ ｎ ｔ ｅ ｔｒ ｎ ｌ ｉｔ ｂ ｔ ｙ ｔｍ ｒ ｏ
Ｓ ｕ ｙｏ ｔ ｄ ｆ Ｃｕｒ ｅ ｔＤｅ ｅ ｔｏ ｎ ｎ ｒ ｌ ｅ ｈ ｄ ｆ Ａｃ ｉ ｅ Ｐ ｗｅ ｌ ｒ ｒ ｎ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ Ｃｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｓ ｏ ｔｖ ｏ ｒ Ｆｉ ｅ Ｍ ｔ
ＧｕＣ ｕ ｎｎ （ ａｊ ｇ ｎ ｅｓｙｏ Ｐ ｓ ｎ ｅ ｃｍ ｕ ｉ ｔ ｎ， ａｊ ｇ２ ０ ０ ，Ｃ ｉ ） ｈ ｎ ｉｇ Ｎ ｎｉ ｉ ｒｉ ｆ ｏｔａｄＴ ｌ ｏ ｍ ｎｃ ｉ ｓＮ ｎｉ １０ ０ ｈ ａ ｎＵ ｖ ｔ ｓ ｅ ａｏ ｎ ｎ Ｌｉ ｎ （ ｎｉｇＡＰ Ｘ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ， ｔ， ａ ｊ ｇ２ ０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｇａ ｇ Ｎａ ｊ Ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣ ．Ｌｄ Ｎ ｎｉ １ ０ ５ ｈｎ ） ｎ
三相有源电力滤波器simulink仿真
基于单周控制的三相电力有源滤波器的研究与仿真一、概述本次三相电力有源滤波器的仿真，我们参考了重庆大学周林教授的一篇题为《三相有源电力滤波器控制方法的研究》的论文。
本论文的创新点在于将i q -i p 检测法和单周控制的方法结合起来，以弥补两种方法的不足之处。
传统的单周控制方法只能同时补偿无功电流和谐波电流，电路虽然简单，但有一定的的局限性。
通过加入i q -i p 检测法，可有效的控制补偿量，再结合单周控制的方法跟踪电流，从而可以有效灵活的控制APF 对接有非线性负载的电网进行灵活的补偿。
二、仿真基本思路2.1 主电路该仿真的主电路由电源，传输线路和非线性负载构成。
其中非线性负载是由三相不控整流电路和阻感性负载构成(R=10Ω，L=5mH).在负载交流侧每相还接入一个大小为2mH 的电感。
电网侧由三相正弦交流电源组成，有效值为220V 。
APF 电路拓扑由三相全控电路组成，并联在非线性负载和电网电源的中间。
图2-1 主电路2.2 谐波检测电路谐波检测电路由Park 变换，锁相环PLL ，低通滤波电路LPF ，逆Park 变换构成。
基本工作原理为：首先采集负载端含有谐波的三相电流进行3-2变换，频率由a 相电压经过锁相环提供。
经过3-2变换之后，将得到的含有杂波的i d ，i q直流分量经过低通滤波后得到负载电流的基波直流形式分量，再将侧直流形式分量经过2-3变换后就得到负载电流的基波分量。
当i q通道和i p通道都同时存在时，APF对电网实现全补偿；若只有i p通道存在，断开i q通道，这时只补偿谐波。
图2-2 谐波检测部分2.3单周控制电路该电路的主要任务是让电源电流跟踪负载基波分量，从而达到滤波的效果。
其基本思路为：将由谐波检测电路所得到负载电流基波分量和实时采集到的电源侧电流分量求差，通过PI控制放大后，若电源电流小于负载电流基波分量，既PI模块输出为正，则下端比较强输出为负，闭锁与门，这是S ap输出为负，S an输出为正。
有源电力滤波器仿真研究
有源电力滤波器仿真研究目录摘要 (1)第一章有源滤波器介绍 (3)1.1 有源滤波器基本原理 (3)1.2 有源滤波器的优点 (3)1.3 有源电力滤波器的分类 (4)1.4 有源滤波器的关键技术 (5)第二章基于瞬时无功功率检测方法 (5)2.1基于瞬时无功功率理论的p q-谐波检测算法 (7)i i-谐波检测法 (8)2.2基于瞬时无功功率理论的p q第三章有源电力滤波器的控制策略 (10)3.1滞环比较控制 (10)3.2 三角波比较方式 (10)第四章有源电力滤波器的主电路设计 (11)4.1直流侧电容量的选择 (11)4.2 直流侧电压的选择 (13)第五章并联电力有源滤波器的仿真 (16)5.1 主电路 (16)5.2 指令电流运算电路 (16)5.4 结果分析 (17)5.3 电流跟踪控制电路 (17)第一章有源滤波器介绍1.1 有源滤波器基本原理有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服IC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
电力滤波器的系统构成的构成原理图如下：图1-1有源电力滤波器系统构成原理图图中负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。
有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成)。
其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，因此有时也称之为谐波和无功电流检测电路。
补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号。
1.2 有源滤波器的优点有源滤波器(Active Power Filter，APF)的基本原理是从补偿对象中分离出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。
这种滤波器能对频率和幅值变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，即不存在谐振的问题。
三相有源电力滤波器仿真研究开题报告
【3】Gyugyi L, Strycula E. C. Active ac power filters. Proc of IEEE/IAS Annual Meeting, 1976.p529～535
【4】王兆安，杨君，刘进军，王越，谐波抑制和无功功率补偿（第二版）。北京：机械工业出版社2006.7
【5】刘辉。有源电力滤波研究【硕士学位论文】。山东大学，2000.11
毕业设计（论文）学生开题报告
课题名称
三相有源电力滤波器仿真研究开题报告
课题来源
解决现实问题迫切需要
课题类型
BX
指导教师
学生姓名
学号
专业班级
本课题的研究现状、研究目的及意义
电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已成为电力电子技术、电力系统、电气自动化、理论电工等领域中的重要研究课题。
【6】杨廷强，翁利民。电能质量及其改善措施的研究。电气工程应用，2006,（1）11-14
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摘要 ：有源电力滤波 器（ Ｐ ） Ａ Ｆ 由于具 有动 态补偿谐 波和无 功等优越 性 能， 内外 学者 对其给 予 了广 泛的 关 国
注．该 文就 Ａ Ｆ中广泛采用的三种谐波 电流检测方 法作 深入探讨 ， 次从数 学角度推 导 出变换 的本质 ， ． Ｐ 首 分析 各种检 测方法的原理及 内在联 系， 为谐 波 电流检测提供理论依据 ， 并进行 了仿真对 比。
维普资讯
第３ ４卷 第 ５期
２ ０ 年 ３ １只 ０ ６ 月
继 电器
ＲＥＬＡＹ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ５ １３ ．
Ｍａ １，２ ０６ ｒ ０
４３
有 源 电力滤 波 器 三 种 电流 检 测 方 法 的深 入 探 讨 及 仿 真
唐 蕾 ，陈维 荣
ｅ Ｆｔ ） ｌ ｉ ｒ 的提 出为谐波 问题提供 了有效 的解决途 ＂ｌ ｅ 径 。Ａ Ｆ运 用 瞬 时滤 波 形 成技 术 ， Ｐ 对包 含 谐 波 和无 功分 量 的非正 弦波 形进 行 “ 正 ” 它能 对 变 化 的谐 矫 ， 波（ 包括无功 ） 进行迅速 的动态跟踪补偿 ， 且补偿特 性不受 电网阻抗 的影 响 ¨ 。 Ｊ 要实现 Ａ Ｆ的优越性能， Ｐ 如何实时准确 检测 出 补偿对象中的待补偿量是关键 ， 目前广泛使用 的检 测方法是基于瞬时无功功率理论的 Ｐ ｑ ， — 法 不断改 进后包 括 一ｉ法 、 ｄ—ｑ法 。 许多 文献 分 别 对 三种 ， 方法进行了讨论 “ ， 但关于三种方法 的基本原理 以及 三者 之 间的 内在 联 系 却少 有 文 献 叙 及 ， 文 在 本 这方面作了深入探索 ， 首次从数学角度推导出检测 方法所用变换的本质 ， 详细 阐述三种方法的联 系与 区别 ， 为基 于三 种方 法 的 Ａ Ｆ控 制 以及 新 方 法 的提 Ｐ 出提供借鉴。
年代提出了瞬时无功功率理论 ， Ａ Ｆ谐波电流 的 为 Ｐ 检测提供 了有力 的依据 。运用该理论 进行谐波 电流检测 的方法 称 为 Ｐ—ｑ法 。赤 木 的 理论 应 用 了 坐标变换原理 ， ａｅ 把 ｂ 三相坐标 系线性变换到另一 等价的三相坐标系 瑚 中得到 ：
图 １ 坐 标 变 换 图
０
１ 一 ０
ｌ
１
， ＇
， ＇
√ ３
， ＇
√ ３
， ＇
１
ｌ ４ ２变 换原 如下 ： ２ ４ 图１ 所示 ａｅ为 三 维 坐 标 系 ， 、 、 应 ｘ Ｙｚ ｂ ａ ｂ ｅ对 、、 轴 ， 坐 标 轴 正 方 向上 的 单 位 长 度 线 段 ， 取 ｌ ｌ ＝ ｌＢｌ Ｃｌ ， Ａ Ｃ三 点组 成 一 平 面 ，Ｐ为 ０ ＝ｌ ＝１ 由 Ｂ Ｏ Ｏ Ｏ 到该平 面的垂 线 ， 为 Ｐ。取 所在 方 向为 Ｏ轴 ， 垂足 Ｌ
轴在 Ａ Ｃ平面内垂直 Ｏ轴且靠近 Ｂ点侧的方 向 Ｂ Ｌ 为正方向 ， 根据右手螺旋法则得到 ０ ， 轴 从而确定另 三 维坐 标系 瑚 ， 图 １ 示 。 如 所
一
１ 三种谐波 电流检测算法
１ １ Ｐ—ｑ法 ．
日本 学 者 Ｈ． ｋｇ（ 木 泰 文 ） Ａ ａｉ 赤 在上 个 世 纪 ８ ０
则用
坐标 为 ：
ｘ ＝
轴上坐标
表示 ａｃ ｂ 轴的单位
由式 （ ） ４ 得到 ｐｇ － 的值 ， 包括直流分量和交流分
ｘ 一 ｘ 一 Ｘ
ｘ
＋
ｘ 一
Ｘ
量， 其中直流分量为基波 电流与电压作用产生 ， 通过 反变换即得到基波 电流值 ， 从而检测 出谐波电流分 量。 在此需注意的是赤木原文定义 ｑ Ｕｉ一 ＝ａ ＝ 口 ｔ 与式 （ ） ｔ ， × ３ 及文 献 ［ ］ 义的无功 功率符号 相 ３定 反。为 了对两者有统一 的认识 ， 本文定义瞬时无功 功率的正方 向 、 卢符合右手螺旋规则 ， 图 ２ 如 所示。这样在 平 面内， 当合成 电压矢量超 前合 成电流矢量时， 定义 ｇ ד 当合成电压矢量滞后 ＝ ；
Ｆ ｇ １ Ｃｏ ｒ ｉ ａｅ ｔ ｎ ｆ ｒ ｉ． ｏｄ ｎ ｔ ｒ ｓｏ ｍ ａ
取ａ 轴上单位 坐标 Ｏ Ｘ ＝１ 它存 Ｏ轴 上的 Ａ＝ ， Ｌ 投影为 Ｐ Ａ＝
的投 影为 Ｏ Ｐ＝
， 轴上 的投影为 ０ 在 ０ 在 ， 轴上
；
维普资讯
继 电 器
取ｂ 轴上单位坐标 Ｏ Ｘ ＝１它在 Ｏ轴上 的 Ｂ＝ ， ｌ
投影 为 Ｐ ＝ 一 ｌ６ 在 卢 轴 上 的 投 影 为 Ｄ ＝ Ｄ ／， Ｂ
一
￣／ ， ０ ／ ２在 轴上的投影为 Ｏ ／ １ Ｐ＝， ／ ； ／ ３ １
取ｃ 轴上单位坐标 Ｏ Ｘ ＝ ， Ｃ＝ １ 它在 轴 上的
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投影为Ｐ Ｄ＝ 一￣１６， ／／ 在卢轴 上 的 投 影 为 Ｄ ／ ｃ＝
一
１２， ０ 上 的投影 为 Ｄ ／ 在 轴 Ｐ＝￣１３ ／／ 。
图 ２ 电流 电压合成矢量 图
Ｆ ｇ ２ Ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｖ ｃｏ ｆ ｕ ｒ ｎ ｎ ｏｔ ｇ ｉ ． ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｒｏ ｒｅ ｔａ ｄ ｖ ｌ ｅ ｃ ａ
关键词 ：有 源电力滤波器 ； 谐 波； Ｐ— ｑ法； ｉ一ｉ ； ｄ—ｑ法 法
中图分类号 ：Ｔ ６ Ｔ ７ ３ Ｍ７ ；Ｎ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －８７ ２ ０ ） ５０ ４ － ０ ３ ９ （０ ６ ０ － ３０ ４ ０ ６
０ 引言
随着谐 波 问题 的 日益突 出无 源 的谐波 补偿 方法 显示 出很 大的不 足 ， 而有 源 电力 滤波 器 （ ｃｖ ｏ — Ａ ｔｅＰｗ ｉ