基于MATLAB的瞬时无功理论谐波检测算法仿真研究

摘要：本文介绍了一种根据电流平均法代替传统滤波器的方法，给出了simulink环境下对应的仿真模型，并对其仿真，结果发现该方法比传统滤波器有较快的动态响应。
关键词：瞬时无功功率；谐波检测；电流平均值；仿真

O 引言
随着电网谐波治理技术的发展，有源滤波(APF)成为治理谐波的有效手段。APF准确及时补偿谐波的关键是必须通过某种检测方法快速、准确地获得负载电流谐波信号，进而产生补偿信号以抵消电源中的谐波，达到谐波补偿的目的。目前主要有基于FFT的检测方法、小波变换提取基波分量的方法、自适应电流检测方法、基于瞬时无功功率理论的p―q法和ip一iq法。基于FFT的检测方法检测精度高，实现简单，但实时性不好；小波变换提取基波分量的方法非常适合突变信号的分析和处理，但由于难于构造分频严格能量集中的小波，其检测精度有待改善；自适应电流检测方法自适应能力好，能较好地跟踪检测且精度较高，其缺点是动态响应速度慢；基于瞬时无功功率理论的ip一iq谐波电流检测方法具有较好的实时性，不论在电压畸变时还是在三相电压不对称时，它都能准确完成对谐波电流的检测。由于传统滤波器检测时跟踪时间较长，采用传统滤波器检测系统最短的跟踪时间也要一个基波周期以上。本研究基于三相电路瞬时无功功率理论的ip一iq法，提出了一种改进的ip一iq谐波数字检测方法，该方法是利用电流平均值原理得到与基波分量对应的直流量，具有较快的动态响应速度，对于三相平衡负载补偿时响应时问只有1／6个基波周期。并用MATLAB仿真软件建立谐波检测的数字检测模型。

l 基于瞬时无功功率理论的谐波检测电流原理
该检测方法原理图如图l所示，该方法用锁相环和正、余弦信号发生电路得到与a相电网电压ea同相位的正弦信号sinωt和对应的余弦信号一cosωt，根据定义可以从iα一iβ，计算出ip一iq，经LPF滤波得到ip一iq的直流分量ip一iq。由ip一iq即可计算出三相基波电流iaf、ibf、icf，进而计算出三相谐波电流iab、ibb、icb。

若三相电流对称，则被检测电流为式(4)。式中的ω为角频率，ikm和θk为电流的幅值和初相。式(4)代入(1)得到式(5)。ip一iq运算方式克服了三相电压非正弦、非对称情况下检测误差较大的缺点，可以准确检测到三相电路高次谐波和基波负序电流。