基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测

2011-10-19 10:12:59来源: 互联网
1 引言
   
20世纪80年代后,电力电子技术迅速发展。各种变频器、变流器、开关电源和电抗器的应用日益增多。随之产生的谐波污染也日益严重,造成电力系统电压、电流严重畸变。影响仪器仪表正常工作,增加电力器件损耗,危及电力系统安全运行。目前,谐波污染已经成为电力系统的严重公害之一.解决电力系统谐波问题显得尤为迫切。电力系统谐波问题涉及面很广,包括谐波检测、谐波分析、谐波源分析、电网谐波潮计算、谐波抑制、谐波标准等。谐波检测是谐波问题中的一个重要分支,是解决其他谐波问题的基础。电力系统的谐波由于受随机性、分布性、非平稳性等因素影响,对其进行准确检测并非易事。随着电力电子装置的广泛应用,使得谐波和无功问题成为了研究的热点。日本学者赤木泰文于1983年提出了三相电路瞬时无功功率理论,又称为pq理论,为三相电路谐波和无功检测提出了新的方法。

2 基于ip一iq的三相瞬时无功功率理论
   
为了克服pq理论检测时受电压质量影响的不足之处,pq理论经过不断的发展和完善,形成ip一iq为基础的三相瞬时无功功率理论。该理论的核心思想在于把满足ia+ib+ic=0的三相电流经过不含零序分量的Park变换得到ip,iq。即:

   
    可以看出,此时电流的检测只与A相电压的电角度ωt有关,而电压波的畸变对检测结果没有影响。其中C32是三相到两相的坐标变换阵;Cpq是旋转坐标变换阵。当三相电流对称时,被检测电流为:

   
    式中,k为整数,ω是角频率,Ikm和θk为各次电流的幅值和初相。将(2)式代入(1)式得下式:

   
    当k=l、7、13…时取上符号;k=5、11、17…时取下符号。若滤去(3)式中的交流分量可得:

   
    由(4)式可知,与传统意义上的基波分量的有功电流和无功电流相对应。因为ip和iq可经LPF分离而得到直流分量,若将同时反变换,可得到基波分量iaf,ibf,icf如下式:

   
    式中C23是两相到三相的坐标变换阵。进而可得谐波电流iah,ibh,ich为:

   
    对谐波电流iah,ibh,ich进一步分析,可得出三相交流电中所含的高次谐波的具体情况,从而可实现对高次谐波实时检测和有针对性的滤波控制。
    如果只将iq作(1)式的反变换,得到无功电流分量的瞬时值iaq,ibq,icq,如下式:

   
    由式(7)可无延时地分离出三相交流电中的瞬时无功电流,在实践中可根据该电流值设计控制系统,实现快速的无功补偿。可以看出,三相电路瞬时无功功率理论的提出,为快速的检测无功电流和高次谐波电流提供了理论基础。

3 基于无功功率理论的谐波和无功电流检测
   
三相瞬时无功功率理论提出后,由于其在检测电流时的实时性,很快被用于电力系统谐波和无功电流的检测。并随着该理论的进一步发展,派生出各种检测方法。其中具有代表性的有:p一q检测法、ip-iq检测法。下面讨论p—q的检测方法:
    该方法根据定义算出p—g,当电压波无畸变时(即为标准正弦波),而电流中含有无功分量和谐波分量:

   
式中,k为整数表示谐波次数,ω是角频率;Ikm和ψk为各次电流的幅值和初相。
    将(8)式变换到αβ坐标系中并代入(5)式中得:

   

[1] [2]

关键字:瞬时无功功率理论  无功电流检测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/1019/article_3740.html
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