有源電力濾波器諧波檢測(cè)綜述

《有源電力濾波器諧波檢測(cè)綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、有源電力濾波器諧波檢測(cè)綜述新疆吐哈油田公司陳致清孫妍瑋楊洪儒周波摘要介紹并歸類(lèi)了目前常用的幾種諧波檢測(cè)方法，敘述了小波變換、瞬時(shí)無(wú)功功率理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等諧波檢測(cè)新方法的原理及發(fā)展現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要概括了各種諧波檢測(cè)方法的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：有源濾波諧波檢測(cè)電能質(zhì)量1引言隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功率開(kāi)關(guān)器件以及其它非線(xiàn)性負(fù)載得到了廣泛的應(yīng)用，這一方面給電能的變換應(yīng)用帶來(lái)了方便，并提高了變換的效率；另一方面導(dǎo)致諧波被大量地注入電網(wǎng)，即電力污染[1]。為了解決諧波問(wèn)題，使用有源濾波器是最常使用的方法。有源濾波器的性能受到逆變器特性，采用的控制方法以及參考信號(hào)

2、發(fā)生器準(zhǔn)確性的限制。因此，如何快速準(zhǔn)確的檢測(cè)出諧波就成為APF正常運(yùn)行的基礎(chǔ)問(wèn)題，顯得尤為重要。早在八十年代開(kāi)始就已經(jīng)陸續(xù)提出了許多種用于有源電力濾波器的諧波檢測(cè)技術(shù)，從諧波檢測(cè)方法發(fā)展的歷史來(lái)看，它經(jīng)歷著一個(gè)由頻域、時(shí)域、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)參數(shù)辨識(shí)的發(fā)展過(guò)程。本文將對(duì)幾種常用的諧波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，并給與簡(jiǎn)單介紹。2頻域諧波檢測(cè)技術(shù)2.1基于傅立葉級(jí)數(shù)的檢測(cè)方法傅立葉變換是檢測(cè)諧波的常用方法，用于檢測(cè)基波和整數(shù)次諧波。任何形式的無(wú)直流成分的周期電流均可以表示為[2]：（1）其中，wf為基波的角頻率。上式中的系數(shù)為：（2）（3）其中Ts是采樣周期，

3、N是整數(shù)。通過(guò)這種方法特殊的電流諧波可以被識(shí)別。目前，傅立葉變換技術(shù)已成熟，但也有局限性:①需要信號(hào)是穩(wěn)態(tài)的；②沒(méi)有反映隨時(shí)間變化的頻率；③傅立葉變換需要一定時(shí)間的采樣值，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，致使檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差；④即使信號(hào)是穩(wěn)態(tài)的，當(dāng)信號(hào)頻率和采樣頻率不一致時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)，致使計(jì)算的信號(hào)參數(shù)（頻譜、幅值和相位）不準(zhǔn)確，無(wú)法滿(mǎn)足檢測(cè)精度的要求。2.2快速傅立葉變換和離散傅立葉變換離散傅里葉變換(DFT)是一種用于離散化信號(hào)處理的數(shù)學(xué)變換，通過(guò)這種變換可以同時(shí)得到要求諧波的幅值和相位信息?？焖俑盗⑷~變換(FFT)遵循與DF

4、T相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式，但是采用不同的形式以減小計(jì)算數(shù)，從而減小要求的DSP運(yùn)算時(shí)間。對(duì)于快速傅立葉變換和離散傅立葉變換的應(yīng)用，有一些基本的假設(shè)。這些假設(shè)包括：(1)采樣頻率應(yīng)高于分析信號(hào)中最高頻率的2倍；(2)信號(hào)中每個(gè)頻率都應(yīng)該是基波頻率的整數(shù)倍。FFT的應(yīng)用條件：(1)采樣數(shù)為2的整數(shù)冪，且高于整數(shù)周期；(2)波形是靜止的。當(dāng)采樣數(shù)不滿(mǎn)足FFT/DFT的基本假設(shè)時(shí)，通常的FFT或DFT就無(wú)法滿(mǎn)足要求了。此時(shí)可以應(yīng)用一種基于卡爾曼濾波器的算法。應(yīng)用FFT可以有效降低DFT的計(jì)算負(fù)擔(dān)。2.3基于小波變換的分析方法小波變換是一種新的信號(hào)變換分析方法，

5、其突出特點(diǎn)就是可以通過(guò)數(shù)學(xué)變換充分突出信號(hào)的某些方面的特征。其不僅適用于穩(wěn)態(tài)信號(hào)的研究，也適用于時(shí)變信號(hào)的研究[3]。設(shè)x(t)是平方可積函數(shù)(記作x(t)∈L2（R）)，則信號(hào)x(t)的連續(xù)小波變換式（WaveletTransform，簡(jiǎn)稱(chēng)WT）可以定義為：（4）式中，參數(shù)a為尺度伸縮參數(shù)，參數(shù)b為時(shí)間平移參數(shù)，是可以根據(jù)參數(shù)a，b的變化而放大和移位的小波母函數(shù)，定義在右半平面上的開(kāi)區(qū)間（b,a）上面，其中(b∈R，a﹤0)。上標(biāo)“*”代表共軛。3時(shí)域諧波檢測(cè)技術(shù)3.1模擬濾波器在沒(méi)有提出瞬時(shí)無(wú)功功率之前，普遍采用模擬濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)諧波檢測(cè)。模擬

6、濾波器有兩種，一是通過(guò)濾波器濾除基波電流分量，得到諧波電流分量。二是用帶通濾波器得出基波分量，再與被檢測(cè)電流相減后得到諧波電流分量，其原理和電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，能濾除一些固有頻率的諧波。其缺點(diǎn)是：①誤差大，實(shí)時(shí)性差，電網(wǎng)頻率變化時(shí)尤其明顯；②對(duì)電路元件參數(shù)十分敏感，參數(shù)變化時(shí)檢測(cè)效果明顯變差。3.2改進(jìn)低通濾波器常用的采用低通濾波器的諧波檢測(cè)法具有原理簡(jiǎn)單，能同時(shí)補(bǔ)償功率因數(shù)和諧波電流的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它具有如下缺點(diǎn)：①同相基波參考電壓的幅值，模擬乘法器的定標(biāo)系數(shù)和低通濾波器的增益都會(huì)影響有功電流的幅值。②電壓轉(zhuǎn)換器中一個(gè)微小的相移，會(huì)降低電路的精度

7、。③參考電壓中的的電壓波形畸變將會(huì)在電路中引入一個(gè)污染的正弦信號(hào)。為了解決上述問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的低通濾波器方法[4]。其原理只是在原方法中引入了一個(gè)反饋和一個(gè)積分增益環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1改進(jìn)低通濾波器方法3.3瞬時(shí)無(wú)功功率理論1983年H.Akagi提出三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論，該理論是以瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無(wú)功功率q定義為基礎(chǔ)，亦稱(chēng)pq理論。1991年S.Bhattacharya提出ip-iq檢測(cè)方法。與基于p-q運(yùn)算法相比，ip-iq運(yùn)算法的優(yōu)點(diǎn)在于可以消除電壓諧波和不對(duì)稱(chēng)電壓的影響，從而獲得更廣泛的使用[5]。ip-iq運(yùn)算方式

8、檢測(cè)三相電路諧波的原理如圖2所示。圖2ip-iq運(yùn)算方式的原理圖由于瞬時(shí)零序無(wú)功功率無(wú)法在通常的p-q理論下定義，所以這種理論不遵循能量