【摘要】在比較傳統方法的基礎上，從檢測算法的基本原理出發，提出一種新型諧波無功電流檢測方法，并運用PSIM是仿真軟件進行驗證表明這種基于負載基波有功電流幅值檢測的補償電流檢測方法具有很高的穩態精度和動態響應速度。
　　關鍵詞：檢測方法；檢測算法；仿真；PSIM
　　1引言
　　對有源電力濾波器而言，諧波檢測算法是決定濾波性能優劣的關鍵。目前已有多種諧波檢測方法，其中，基于瞬時無功功率理論的諧波無功電流檢測方法是目前為止最為成熟的一個，就其控制算法而言，但是，很多檢測法在電源電壓畸變或三相不對稱時，諧波的檢測精度會受到影響，而有一些增加了系統的復雜程度，降低了可靠性。本文提出一種新型諧波無功電流檢測方法。它從負載電流中分離出基波正序有功電流幅值五，然后乘以單位幅值的電壓波形，得到基波正序有功電流的瞬時值，進而從負載電流中分離出諧波和無功電流分量。
　　2檢測算法的基本原理
　　設電網三相電壓、和正弦且三相對稱。負載電流 、和表示為基波與諧波電流的分量和：
　　
　　
　　（式1）
　　如果三相負載不平衡，可將負載電流分解為正序、負序和零序分量。諧波電流可分解為正序、負序和零序，k次諧波電流可表示如下：
　　（式2）
　　式中，，，分別是次諧波正序、負序和零序分量的幅值，，，分別是次諧波正序、負序和零序的初始相位。
　　三相瞬時有功功率P包含一個直流分量和一系列交流分量，直流分量由基波正序分量構成，其值為：
　　（式3）
　　交流分量由基波負序分量和諧波分量構成，其中，最低頻率為50Hz。因此，瞬時有功功率通過一個低通濾波器后，可以提取出基波正序有功功率。
　　負載電流的基波正序有功分量的幅值可由下式得到：
　　（式4）
　　通常情況下，電源電壓的波形正弦度良好，可由下式求出三相電壓的單位同步信號。如果電源電壓存在畸變，則可先利用帶通濾波器加以解決。
　　（式5）
　　于是，進一步得到三相負載電流的諧波與無功分量，負載電流與基波有功電流做差，即得到APF的補償指令：
　　（式6）
　　按照上述算法，諧波與無功電流分量的檢測原理圖如圖1所示。
　　                                          
　　圖1諧波與無功電流分量的檢測原理圖
　　3檢測算法仿真
　　3.1仿真模型
　　PSIM是專門用于電力電子系統的仿真軟件。利用該軟件可快速地對電力電子裝置的模型進行準確、直觀、高效的仿真。在仿真模型中，系統電源采用正弦波電壓源，線電壓幅值為，設非線性負載電流波形為方波。仿真模型如圖2所示：
　　                                        
　　圖2諧波檢測與無功電流檢測算法仿真電路
　　諧波檢測算法的好壞，有兩個關鍵的性能指標。一個是穩態的檢測精度，另一個是諧波源負載變化時諧波檢測的跟蹤速度。為了檢驗這種諧波檢測算法的性能，用PSIM軟件對其穩態精度和動態響應速度進行仿真。
　　3.2諧波源負載時的檢測特性
　　對諧波電流檢測的仿真結果如圖3所示，曲線反映了諧波檢測的總體誤差，其穩態相對誤差不大于，動態響應時間小于8ms。
　　                                       
　　                                                                                圖3諧波電流檢測的仿真結果
　　3.3無功負載時的檢測特性
　　對無功電流的檢測仿真結果如圖4所示，曲線反映了無功檢測的總體誤差，動態響應過程中的最大相對誤差不超過1%。
　　                                              
　　                                                                     圖4無功電流檢測的仿真結果
　　3.4諧波與無功綜合負載時的檢測特性
　　諧波與無功電流的綜合檢測仿真結果如圖5所示，曲線反映了諧波與無功電流檢測的穩態誤差和動態響應速度，其穩態相對誤差不大于1%，動態響應速度小于8ms。
　　                               
　                                              　圖5諧波與無功電流綜合檢測的仿真結果
　　4結論
　　補償電流檢測是有源電力濾波器實現的基礎。本文提出了一種基于負載基波有功電流幅值檢測的補償電流檢測方法，它可以在電網電壓存在一定畸變的情況下，檢測出包括基波無功電流和諧波電流在內的補償電流分量。這種檢測方法不需要鎖相環和矩陣變換，減小了計算量，實現簡單。仿真結果表明該檢測方法具有很高的穩態精度和動態響應速度。
　　參考文獻
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