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谐波及无功电流的检测方法

摘要：有源电力滤波器的滤波效果主要取决于控制系统对谐波电流的检测精度。因此有必要对谐波电流的检测方法进行研究，以此来提高有源电力滤波器的滤波效果。目前，国内外学者所研究的谐波检测算法都是基于赤木泰文在1987年提出的瞬时无功理论来进行创新与改进。本文详细介绍了一种谐波检测算法，并分析了其频域特性。一般来说在电网中谐波的含量要小于基波电流的幅值，本文为了获得较好的检测效果，提出了在瞬时谐波电流检测中设定一个低通滤波器的解决方案。
1.谐波检测方法
谐波信号检测，又称为谐波参考电流或者电压的获取方法，是通过获取谐波的相关信息来控制有源滤波的输出。使用该方法能在相当大的程度上调节有源滤波器的输出，提高工作性能。随着电子信息技术的快速发展，模拟信号的检测方法已经不再适用，产生了数字信号检测方法，来实现对谐波和基波的无功检测。
目前，检测谐波电流方法主要分下面几种有：
2.1.2基于三相不平衡的电压控制算法
上述的控制方法与检测方法都是基于负载三相平衡的，但在实际情况中负载绝对平衡的情况是基本不存在的。实际中电弧炉或者其他非线性负载的三相电极相互独立地投入运行，很容易造成负载的三相不平衡，从而会产生很大负序电流。基于以上三相负载不平衡的情况，本文给出了一种基于三相负载不平衡的电压控制算法，并对这种控制算法进行了简要的分析。
该控制算法的原理是：首先，将检测到三相电压经过矩阵进行坐标变换，将三相电压瞬时值变换成静止参考轴分量。然后，对静止参考轴分量进行正序与负序变换，分别提取出正序分量与负序分量。由于下面的控制算法对负序、正序分量进行分开控制，且控制原理基本相同。所以下面以控制正序分量为例来分析该控制过程。将提取出的正序分量通过低通滤波器，得到正序电压分量中的直流分量，此时就可以计算出正序电压峰值的大小和正序电压角度的大小。
将上述得出的电压值与参考值作差，将得到的差值经过PI调制可以得到连接电抗器上的压降，将此压降值与负载端的正序电压峰值相加，这样就可以得出有源滤波器需要补偿的正序电压信号值。而对于有源滤波器需要补偿的正序电压角度信号，则是通过将实时检测到的直流侧电容电压值与其给定参考值进行比较，其差值经过PI控制器得到一个角度差信号，将该角度差信号与前面得到的正序电压角度相加就可以得到有源滤波器需要补偿的正序电压角度信号。然后对有源滤波器需要补偿的电压峰值信号与角度信号进行变换，得到其在同步旋转坐标下的值，再经过一次逆变换即可得到静止坐标下的正序分量。最后，把得到的静止坐标下的正序与负序分量分别进行相加，再经过一次逆运算就可以得到有源滤波器需要补偿的三相电压值。
Reference
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