王玉科(西部管道酒泉輸油氣分公司， 甘肅 酒泉 735000)

在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展下，電力在人們?nèi)粘Ｉ畹膽?yīng)用越來越廣泛，然而同時(shí)因?yàn)橹C波而產(chǎn)生的危害也越來越嚴(yán)重。諧波檢測(cè)是為抑制諧波而出現(xiàn)的電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)電力電子裝置中重要的設(shè)備有源電力濾波器的濾波效果有直接的影響，為了提高諧波檢測(cè)能夠滿足有源電力濾波器的需求，就必須對(duì)諧波檢測(cè)方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。電流平均值法是一種改進(jìn)型的檢測(cè)方法，該方法主要是利用Matlab仿真平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的諧波電流檢測(cè)法的仿真研究，它打破了傳統(tǒng)的電流平均值濾波法只能用于檢測(cè)對(duì)稱三相電路基波電流的局限性，而且它還具有檢測(cè)原理簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，實(shí)用性也比較強(qiáng)[1]。

1 基于瞬時(shí)無功理論的諧波檢測(cè)方法

在瞬時(shí)無功理論的不斷改進(jìn)中出現(xiàn)了一些具有代表性的理論方法，比如說ip-iq法、d-q法、p-q法等，這些方法最顯著的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)電路的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，電路中出現(xiàn)的延時(shí)也比較少，其實(shí)時(shí)性也比較好。在文中主要是通過對(duì)ip-iq法中的濾波過程進(jìn)行簡(jiǎn)化，來實(shí)現(xiàn)對(duì)電流平均值法的改進(jìn)[2]。

ip-iq法的檢測(cè)原理就是把三相瞬時(shí)無功理論作為檢測(cè)基礎(chǔ)，從計(jì)算瞬時(shí)無功功率 和瞬時(shí)有功電流 來完成濾波的檢測(cè)[3]。如圖(1)所示為ip-iq法檢測(cè)諧波的原理圖。

通過觀察圖(1)可以發(fā)現(xiàn)：通過鎖相環(huán)對(duì)a相中的電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，接著利用正余弦信號(hào)發(fā)生器可以得到和電網(wǎng)電壓相位相同的正余弦信號(hào)，由此可以構(gòu)成矩陣C[3]。如圖(2)所示為a相諧波及基波無功電流的變化：

根據(jù)正余弦信號(hào)之間的關(guān)系，可以得出：

如果想要得到諧波分量iak、ibk、ick的值就必須要先計(jì)算出該電路中的三相負(fù)載電流，其計(jì)算過程如下：

可以先假設(shè)該三相電路是對(duì)稱的，設(shè)電源電壓基波的有效值為V1，電源角頻率為ω，根據(jù)假設(shè)可以得出[4]：

由此可以推出：

然后就可以通過電力濾波器來計(jì)算出iq、ip的直流分量因?yàn)橹绷鞣至渴歉鶕?jù)iaf、ibf、icf產(chǎn)生的，所以就可以通過來計(jì)算iaf、ibf、icf的值，然后在經(jīng)過轉(zhuǎn)化和ia、ib、ic相減就能計(jì)算出諧波分量iak、ibk、ick，其具體的計(jì)算過程如下：

如果要根據(jù)ip-iq法來計(jì)算基波無功電流和檢測(cè)諧波之間的和的時(shí)候，就需要先計(jì)算出ip然后進(jìn)行反變換，如果只是對(duì)iq進(jìn)行反變換的話，得到的就是無功電流。通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)這種方法在三相電壓正常而且對(duì)稱的情況下，對(duì)無功電流和諧波的檢測(cè)結(jié)果是相似的。

2 改進(jìn)后的電流平均值法

2.1 電流平均值法的基本原理

通過對(duì)ip-iq法的工作原理分析，可以看出，傳統(tǒng)的ip-iq法把同步電壓速度旋轉(zhuǎn)構(gòu)造成有兩個(gè)正交軸的坐標(biāo)系，并以此來得到瞬時(shí)電流的兩相分量，然后通過電力濾波器的濾波來計(jì)算出和電流基波分量相對(duì)應(yīng)的直流分量。電流平均值法跟ip-iq法有一定的相似之處，其基礎(chǔ)也是同步變換，而電流平均值法的優(yōu)越之處就是簡(jiǎn)化了ip-iq法的濾波過程，僅僅用一個(gè)計(jì)算電流平均值的模塊來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電力濾波器。電流平均值法主要包括減法、延遲、積分和除法模塊，其中延遲模塊的輸出的值相當(dāng)于電流積分延遲的T/6[5](T指的是基波的周期)。

2.2 改進(jìn)電流平均值法的具體方法及仿真

在前文提到了電流平均值法的不足之處，在對(duì)電流平均值法進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，就可以結(jié)合其不足之處，這樣才能更有效的提高電流平均值法的應(yīng)用功能和效果。通過電流平均值法的不足可以發(fā)現(xiàn)，如果想要完全濾除交流分量，就可以把積分周期改成是檢測(cè)過程中需要被濾除的交流分量的周期的最小公倍數(shù)，利用根據(jù)這一理念改進(jìn)過的電流平均值法可以計(jì)算出和值[7]，其計(jì)算過程如下：

可以根據(jù)改進(jìn)方法畫出改進(jìn)后的電流平均值法的原理圖，電流平均值法的原理圖如圖(4)所示：

從圖中可以看出改進(jìn)后的電流平均值法與傳統(tǒng)的電流平均值法相似，它們所包含的模塊都是減法、延遲、積分和除法模塊，只不過改進(jìn)后的電流平均值法中電流積分模塊延遲T就是延遲模塊的輸出值，另外，除法模塊就是把積分電流除以積分的區(qū)間T，電流在積分區(qū)間0-T之間的積分值就是積分模塊的輸出值減去延遲模塊的輸出值得到的。

經(jīng)過改進(jìn)的電流平均值法的積分周期有了很大的改變，而且上面也已經(jīng)計(jì)算出了ipk和iqk的值，這樣就能得到諧波電流的正序分量，而且，如果想要檢測(cè)諧波的負(fù)序分量，就可以直接改變矩陣C就行了，因?yàn)檎蚍至亢拓?fù)序分量的區(qū)別就僅僅在于相序相反而已，諧波電流的正序分量的計(jì)算過程如下[8]：

通過上面的計(jì)算和分析已經(jīng)完成了改進(jìn)電流平均值法的初步設(shè)計(jì)，為了檢驗(yàn)電流平均值法的改進(jìn)是否可行，可以通過對(duì)改進(jìn)后的電流平均值法檢測(cè)諧波的過程進(jìn)行仿真，在仿真過程中通過觀察和分析來確定改進(jìn)措施的可行性。

3 結(jié)語

通過與傳統(tǒng)的電流平均值法對(duì)比研究可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的電流平均值法能夠完全濾除交流分量，而且改進(jìn)后的電流平均值法具有檢測(cè)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，而且經(jīng)過改進(jìn)也提高了電流平均值法的實(shí)用性。

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