基于瞬時無功功率理論的諧波和無功電流檢測

1 引言

20世紀80年代后,電力電子技術(shù)迅速發(fā)展。各種變頻器、變流器、開關電源和電抗器的應用日益增多。隨之產(chǎn)生的諧波污染也日益嚴重,造成電力系統(tǒng)電壓、電流嚴重畸變。影響儀器儀表正常工作,增加電力器件損耗,危及電力系統(tǒng)安全運行。目前,諧波污染已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的嚴重公害之一.解決電力系統(tǒng)諧波問題顯得尤為迫切。電力系統(tǒng)諧波問題涉及面很廣,包括諧波檢測、諧波分析、諧波源分析、電網(wǎng)諧波潮計算、諧波抑制、諧波標準等。諧波檢測是諧波問題中的一個重要分支,是解決其他諧波問題的基礎。電力系統(tǒng)的諧波由于受隨機性、分布性、非平穩(wěn)性等因素影響,對其進行準確檢測并非易事。隨著電力電子裝置的廣泛應用,使得諧波和無功問題成為了研究的熱點。日本學者赤木泰文于1983年提出了三相電路瞬時無功功率理論,又稱為pq理論,為三相電路諧波和無功檢測提出了新的方法。

2 基于ip一iq的三相瞬時無功功率理論

為了克服pq理論檢測時受電壓質(zhì)量影響的不足之處,pq理論經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善,形成ip一iq為基礎的三相瞬時無功功率理論。該理論的核心思想在于把滿足ia+ib+ic=0的三相電流經(jīng)過不含零序分量的Park變換得到ip,iq。即:

可以看出,此時電流的檢測只與A相電壓的電角度ωt有關,而電壓波的畸變對檢測結(jié)果沒有影響。其中C32是三相到兩相的坐標變換陣;Cpq是旋轉(zhuǎn)坐標變換陣。當三相電流對稱時,被檢測電流為:

式中,k為整數(shù),ω是角頻率,Ikm和θk為各次電流的幅值和初相。將(2)式代入(1)式得下式:

當k=l、7、13…時取上符號;k=5、11、17…時取下符號。

由(4)式可知,與傳統(tǒng)意義上的基波分量的有功電流和無功電流相對應。因為ip和iq可經(jīng)LPF分離而得到直流分量,若將同時反變換,可得到基波分量iaf,ibf,icf如下式:

 

作者:張建軍 杜韓軍 盧蕊   來源:國外電子元器件
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