瞬时无功功率实时谐波检测.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,瞬时无功功率理论及谐波检测,三相电路瞬时无功功率理论,1983,年由赤木泰文提出，自提出以来，在许多方面得到了成功的应用。该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,APF,的谐波和无功电流实时检测方法，并在实际中得到了成功的应用。,0,、引言,传统理论中的有功功率、无功功率等都是在平均值基础上进行定义的，它应用于谐波检测主要有两大缺点：一是它们只适用于电压、电流均为正弦波时的情况，另外采用传统理论计算有功功率和无功功率需要将一个周期的数据进行计算，因此它应用于实时检测时有较大的滞后。,瞬时无功功率理论中的有功功率、无功功率的定义是建立在瞬时值的基础上的，它计算的是当前时刻的有功功率和无功功率。采用瞬时无功功率理论,(Instantaneous Reactive Power Theory,，又称,pq,理论,),计算有功功率和无功功率的滞后时间主要是由于信号计算和处理引起的，因此它具有较高的实时性，可以满足有源电力滤波器这类实时要求很高的电力电子装置，同时瞬时无功功率理论不仅适用正弦波，而且适用于非正弦波和任何过渡过程的情况。,早期的瞬时无功功率理论是以功率的定义为基础的,pq,理论，后来发展到以瞬时有功电流,i,p,和瞬时无功电流,i,q,为基础的理论体系。与,pq,检测方式相比较，,i,p,i,q,检测方式不需要电压信号的瞬时值，因此检测结果不受电压波形畸变的影响，同时检测结果也不受电网电压不对称的影响，因而应用更加广泛。,先介绍,pq,理论，再介绍,i,p,i,q,，重点介绍,i,p,i,q,方法。仿真和实验波形。,一、三相电路瞬时无功功率理论,设三相电路中各相电压和电流的瞬时值分别为 ，。将瞬时电压和电流都变换到,两相正交静止坐标系中研究：,、,、,、,、,（式,1,）,在,坐标平面上，可以用旋转电压矢量,e,和电流矢量,i,分别表示：,定义,1,：三相瞬时有功电流,ip,和瞬时无功电流,iq,分别为电流矢量,i,在矢量及其法线上的投影。,定义,2,：三相瞬时有功功率,p,和瞬时无功功率,q,分别为电压矢量的模和瞬时有功电流和瞬时无功电流的乘积。,用坐标表示：,（式,2,）,将上式在三相坐标中表示：,由,可以得到由功率计算瞬时电流的表达式,（式,3,）,分析（主要考虑电压为正弦波的情况）：,分别转换到两相坐标中：,计算有功功率,p,，无功功率,q,瞬时有功功率和瞬时无功功率都是由直流成分（第一项）,和交流成分组成（第二项）,重要结论：直流部分是由基波电流产生的，交流部分,是由谐波电流产生的。,如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算，,可以得到,坐标下,基波电流，进而得到三相坐标,下的基波电流。,坐标下基波电流为,三相,坐标下基波电流为,谐波检测,pq,运算方式,这种谐波检测方法，由于采用了低通滤波器，对信号会有一定的时延。,pq,运算方式由于采用电压信号计算瞬时功率，因此，检测精度会受到电压信号的影响，当电压信号发上畸变时，对检测的精度有影响。正是由于这样的原因，在,pq,理论基础上，发展和提出了,i,p,i,q,方法，该方法不需要电压瞬时值，因此不受电压信号的影响。,谐波检测,i,p,i,q,运算方式,pq,检测方式由于需要利用电网电压计算瞬时功率，当电网电压发生畸变时，会导致检测的谐波电流有误差，而,ipiq,检测方式不直接对功率进行分解，因此不需要检测电网电压值，避免了由于电网电压畸变引起的检测误差。谐波检测的原理图为图,在三相电路中，设三相电流的瞬时值为,i,a,、,i,b,、,i,c,，它们由基波和谐波成分组成，表达式为,将电网电流变换到两相正交静止的,-,坐标系，可以得到,、,坐标系下的瞬时电流,i,i,在,-,坐标系下将电流矢量分别向电压矢量及其法线上进行投影，就可以得到有功电流,ip,和无功电流分量,iq,。,其中,将电流表达式代入式可以计算出瞬时有功电流和无功电流,直流分量为,由基波电流产生,重要结论：直流部分是由基波电流产生的，交流部分,是由谐波电流产生的。,如果将直流瞬时有功和直流瞬时无功功率经过计算，,可以得到,坐标下,基波电流，进而得到三相坐标,下的基波电流。,坐标下基波电流为,三相,坐标下基波电流为,通过一个锁相环（,PLL,）和一个正、余弦信号发生器产生与,e,a,同相位的正弦信号和余弦信号。,二、仿真,采用,ipiq,方式进行谐波检测,谐波源：,R,10,，,L,1mH,仿真模型：,低通滤波器采用数字式二阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率为,30hz,仿真结果,1,：（静态负载）,仿真结果,2,：（负载突变）,结论：瞬时无功功率理论对谐波检测，负载不变时检测,准确，负载变化时有约,10ms,的响应时间。,三、实验结果,APF,实验装置图是基于,DSP,的,APF,实验装置的系统结构图，,主要由主电路部分和控制电路部分组成。,谐波源：三相整流桥带,28,电阻负载。,信号采样频率：,20kHz,；,实验结果,1,：（静态负载）,四、思考,ipiq,方式运算图可以检测谐波电流，如何采用该方式检测谐波和无功电流？,五、作业,在,Matlab,中对图中的谐波源进行谐波检测，采用,i,p,i,q,方式。,