HPF-高通滤波器-谐波检测与无功电流改善方法研究

招生

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*$$年第，$期-’./012/3’4.3561.7.8093360850167.803028； /0() $$！ 查词

电能质量问题和电网运行安全问题！ *$世纪$年代以来！ 随着备受人们关注的“谐波污染是影响电能质量和电网运行安全的主要因素”电力电子技术的飞速发展！ 类似变频调速装置的非线性负载！ 电子整流器！ 通信电源开关等$的广泛应用会产生大量谐波和无功电流%有源电力滤波器=/02？ @ a.1 B2’0.1c=@ b $是抑制电网谐波污染的有效手段之一，有源电力滤波的重要环节是

正确且迅速地检测高次谐波和无效电流！ 目前存在的谐波检测方法各有利弊！ 但基于瞬时无功功率理论的检测方法仍然被采用最多！ 比方说！ “#法和基于此导出的$！ %法！ 其最大的优点是电网电压发生失真时！ 也能正确检测电流的高次谐波！ 无功功率和逆相电流！ 但是，目前许多有源滤波装置都是分别实施谐波抑制和无功电流补偿的！ 这需要D@B！ 高通滤波器'谐波检测与无功电流改善方法研究徐君健！ 刘贤兴

！ 江苏大学电气与信息工程学院'江苏镇江*，*$，' #

摘要’基于瞬时无功功率理论，简要分析了利用D@BE高通滤波器f检测谐波电流和无功电流的方法！ 提出了改良型的检查方法！ 进行了理论验算！ 利用4=GH=I软件对检测技术进行仿真研究的%仿真结果表明，’该方法比普通的H@B低通滤波器$的谐波检测分离方法检测实时性好(并在D@B谐波电流检测电路中应用谐波检测结果必须补偿零序电流%理论分析和仿真结果，均符合该方法的正确性%关键词’电力系统(谐波检测(瞬时无功功率理论)

中图分类号#G4# '文献识别码#I文章编号#，$$$，j，' #$！ *$$ '， $ j $ $.15276’3028506 u 2.531.73 u.t10s.u.0./028 P0./S8’PV (GS.5276’3028.56’0556 PP.500 s 30.0.050 s380s 35.u8’az 355 u2p 203’T2’0.1 (=00s.537.027.c20s 35 )、8802/. u0s 300 s 6203 ZZ’v28pd @ b/3880 u.0/03’t0s.t0s 611.805 .u0 )./11./0280 s.1.02/3’383’v 52538 u 5276’30281.56’05 (*，-.$！’./012/za.15v 50.7 ^ s 31782/u.0./028 p ^ 285038038.651.3/02？ za.10s.1v ^ s2p SZ 355 T2’0.1

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针对上述问题！ 提出了检测谐波和无功电流的改进方法！ 追加了零相电流成分的补偿通道！ 4=？ 仿真证明了该方法的正确性'！ 使用高通滤波器的高次谐波和无功电流检测一般的有源滤波系统在抑制高次谐波的同时进行无功补偿！ 大多数有源滤波器与无功补偿装置相同！ 如果分别进行高次谐波抑制和无功补偿，会增加系统整体的成本和结构的复杂性！ 因此，如果高次谐波电流及基波无功补偿电流能够作为@A的基准电流进行测量的话！ 能够同时进行高次谐波电流抑制和无功功率的补偿！ 大幅降低系统成本！ 有实用价值'在文献B*C中提及！ #a同时补偿高次谐波和无功功率时！ 只需要分离！ $频道就可以了！ 此时检测电流的高次谐波和无效电流同时被检测出' $，但在理论检测中发现无效电流成分没有出现在运算中！ 也就是说，最后检测到的电流不含无功电流！ 因为只含有高次谐波的有效成分%，所以从分析中知道省略图就可以了！ 通过直接使用段代替$通道的D@A，可以同时检测高次谐波和无效电流！ 如图所示，%是三相电流对称的，但有失真！ 傅里叶级数展开式是！ %

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专科是大专吗

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仪式中！ ”是整数！ 是电源角频率！ (和) )分别是各电流的有效值和初相值)！ '！

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-528 %，e’！ (e ).) ) ) )式中！ 关于符号的选择！ 选择所有以上符号，支持正序高次谐波成分！ 如果选择了下面所有的符号，就会发现对应于负的高次谐波成分%。 式() )中的！ “和！ $含有直流和交流的成分！ 可以用D@A分离里面的交流成分。 %可以从图中得到。’0

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F 528！ 0 E/5！ 0 .E/5！ 0 E528！ 0 (！ '！ $ () )再经过逆变换！

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式中' * '是两相到三相的坐标变换矩阵！ ' *' F'*'/%

采用该检测方法的@A对抑制高次谐波和补偿无功功率有效！ 这个方法被省略了！ $的高通滤波器！ 大大节约了检查装置的成本。 值得注意的是！ 当三相接通电流时！ %！ *！ 当和不为零时！ 即包含零序分量！ $ F，

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可以计算更多！

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从式’h () )可以看出！ 三相电流被' *转换后！ 消除了其中的零序电流的影响！ 因此，逆变换后的电流成分对应于不包含零相电流成分的电流成分！ %！ 1*！ 1！ 而不是应对原始电流！ %！ *！ 因为%！ 采用D@A过滤时！ 直接检测到的高次谐波电流中不含原电流中的零相电流成分！ 必须增加零序电流的补偿通道！ 如图*所示！ 可获得正确结果的%#算法的构建及仿真研究'！ ' '

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*$$年第，$期-’./012/3’4.3561.7.8093360850167.803028； /0() $$使用4=？ 软件构建算法的模型如图所示。 4=？ 供在仿真软件@:4A: ) b环境下按照“调用对应模块”图的“顺序”进行组合的“形成同时检测谐波和无功电流的改进型检测电路”仿真研究！ 电路中的高通滤波器#CDE$可以是@:4A: ) b提供的任何模拟CDE (，在仿真过程中采用的是用于改进模拟图*检测方法的原理框图(3$被检测电流！ 的模拟波形#F$零序分量！ $的模拟波形#/$！ #$！ %法的谐波电流模拟波形#G$改进方法的电流模拟波形#.$谐波和无功电流的谱图！ 谐波和无功电流检测法的仿真结果图'改进检测方法的算法仿真模型#！ ' #

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职中

电流#！ 的波形如图所示！ 用$3%表示！ 其周期为$($*5H脉冲宽度为$$，5！ 宽度在I，j到k，j之间变化！ 其中包括各谐波和基波无功电流！ 还有#！ 落后！ 暂时'零相电流#$的波形如图所示！ 用$L%表示的图！ $/%表示基于#’(# )法的谐波电流模拟波形)！ $M%为通过改进方法获得的电流模拟波形！ 来自照片！ 以$.%表示的谐波和无功电流的频谱曲线主要包括在其中'！ n！ o！ #！'！n！o！#谐波和基波无功电流(可见该改进方法可用于检测谐波和无功电流两者！

在一定程度上提高了系统的可靠性，降低了成本”！ 得到了该方法的正确性和可行性'！ 关于结论

关于高次谐波和无效电流检测的一环！ 简要分析了基于瞬时无功功率的理论'对它们进行了更广泛和深入的研究！ 电力系统的谐波抑制和无功补偿有很大的意义'从上面的分析可以看出！ 要利用吗？ 利用EP滤波无法得到被检测电流的全部高次谐波电流成分！ 因此，在检测出三相电流$例如三相方波电流%之和不为零的情况下！ 检测中必须加入零序电流补偿通道'以上仿真研究得出！ 检测高次谐波和无效电流时！ 该改进方法可以得到所有的谐波电流分量！ 因此证明了上述方法的正确性和可行性'这方面的研究对解决目前越来越严重的电力谐波污染问题具有重要的现实意义'参考文献f，q王兆安h杨君h刘进军(谐波抑制与无功功率补偿F4Q (机械工业出版社h，##R ) ) )

F*Q王群h姚为正h王兆安(高通滤波器对谐波检测电路检测效果的影响分析FSQ )电力系统自动化h，###H*'$，%T，OI，u'q王群h姚为正h王兆安)高通滤波器和低通滤波器的谐波检测电路、###H、 $n%t**I*(u！ 廖志凌h刘国海h薛文平(三相三线制系统零序谐波对谐波检测的影响USQ ) (江苏大学学报$自然科学版)！ *$$N！ *$'%t*I*#(unq李凤祥h朱琼(？ EP$高通数字滤波器%的电网谐波检测技术研究与应用USQ (中国安全科学报！ *$$N！N$#%，$！ I，$r(uq刘星桥h孙玉坤h赵德安h等人)同时检测谐波和无功电流的新方法是USQ )仪器仪表学报！ *$$！ *n$'%'n'I'no(uoq廖志凌h刘国海！ 贾洪平！ 等)改进型谐波与无功电流检测方法的仿真研究USQ (江苏大学学报$自然科学版(！ *$$*！ *'$ %O，IO！ (URQv23w8x728xhA7.m ).yd.y6.43 ) Z1.I(35.L2I ) ) 317m.3/02(.[=.1]2) 0.1usq ) 3360---z13853/)

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徐君健$，#R*I%！ 男人！ 江苏大学电气与信息工程学院硕士学位！ 主要研究方向是电力电子和电力驱动器'刘贤兴$，#！ I%！ 男人！ 江苏大学电气与信息工程学院教授！ 主要研究方向为电气电子和电子驱动器'稿件接收日期*$$ I$ I，*！ 杨先生梳头

！ 接着“#页”的总结

综上所述！ 基于hEfA的网络抄表系统与传统的基于有线连接或hA4短消息的远程抄表系统相比具有很多优点！ 永远在线一样！ 连接时间短！ 实时性高’设备成本不高！ 维护费用小’费用合理#价格便宜’连接速度快！ 由于适用于不定期#长时间的数据传输，因此基于hEfA的解决方案与传统解决方案相比具有巨大的优势”参考文献

u、q袁红涛(hEfA技术应用的软硬件开发环境USQ )现代电子技术！ *$$！ H*O^，eoi##(u*q毛水毅！ 张丽娟！ 慧芬等(基于短消息的自动抄表系统USQ )电测与仪表！ *$$*H'#^'e'RI！(u ) q姚李孝！ 等(低压电力用户信息采集系统的研究与应用USQ )计算机工程！ *$$！ H'$^，Oe，O'I，on(u！ q唐伟！ 等(基于hEfA技术的远程抄表系统设计USQ )电力系统通信！ *$$！ H^，e'OI！ $ (

UNQ JZ W7738M5 ]1 hEfAU- i； CQ(00 ) tI==(1)5) 602856aI3/303 ) xIJ=8) 3m5Ijzkw4jkhefa([m]*$$*I$ ' (

U Q JZ W7738M5 :80.1]3/. U- i； CQ (00 [ tii===(L3/7 (/7p2/. i15i 43863’. 5i/738 m5jzk\k！ k*，(m ) ) $$，I$N ) )作者简介！

金福宝$，#R*I%！ 男人！ 我来自青海省西宁市！ 硕士研究生！ 我在东北林业大学上学！ “曹军$，#N I%，主要从事无线数据采集与传输研究！ 男人！ 来自黑龙江省哈尔滨市！ 教授！ 博士生导师！ 控制理论与控制工程学科带头人'稿件受理日期*$$ I$ I，'！ 杨先生梳头

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