基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法研究

随着电力电子技术的快速发展，各种非线性设备装置在电力系统、工业、交通及家庭等各领域中的应用日益广泛，谐波所造成的危害越来越严重。采用电力电子装置对谐波进行抑制是谐波治理的趋势，即使用有源电力滤波器进行谐波抑制。有源电力滤波器的基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，然后由补偿装置产生与检测出的谐波电流大小相等极性相反的补偿电流与其抵消从而达到抑制谐波的效果。谐波电流的检测直接影响有源电力滤波器滤波效果，虽然有源电力滤波器的电流检测方法很多且各有特色，其中有些方法在某些情况下已在实际中得到了应用，但由于有源电力滤波器在工作实时性和准确性方面的高要求以及电力系统的实际运行特点，目前仍需要人们研究出新的谐波和无功电流检测方法，以提高谐波检测的精度和实时性从而适应有源电力滤波器在实际应用中的需要。 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法在电力有源滤波器中得到了成功应用，已成为当今谐波电流检测的主流算法，基于dq坐标变换的谐波检测法就是在此基础上发展起来的。本文对基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测法、dq0坐标系下广义瞬时无功电流检测法、基于dq坐标变换的谐波和无功电流检测法进行原理分析，基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测法又包括p、q法、ip、iq法。分别在三相四线制系统、三相电网电压畸变、三相电网电压不对称情况下，对它们的特点、局限性、检测精度进行了理论分析并用MATLAB/simulink软件进行仿真实验，理论分析和仿真结果表明这些检测方法在某种情况下都具有一定的局限性。 以上分析结果表明dq谐波和无功电流检测法是基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测法中应用范围最广，检测精度相对较高的一种。但在三相电网电压不对称的情况下，传统的dq检测法检测电路复杂且所使用的低通滤波器数量较多，这使得检测方法的精度和实时性受到影响。因此本文对三相电网电压不对称情况下的dq谐波和无功电流检测法进行了改进，理论分析和仿真实验表明改进方法不仅提高了检测方法的精度和实时性，并增强了检测的动态跟踪性能，且电路简单、运用灵活。 利用PSCAD/EMTDC软件对一种背靠背电压源型高压直流输电模型进行了谐波分析，并用dq检测法对其进行谐波检测，然后用基于dq谐波检测法的并联型有源电力滤波器对该直流输电模型进行滤波。