基于MATLAB的瞬時無功理論諧波檢測算法仿真研究

2 電流平均值法的基本原理
傳統(tǒng)的ip-iq法構(gòu)造了以同步速度旋轉(zhuǎn)的具有兩個正交軸的坐標系，獲得瞬時電流兩相分量，通過LPF濾波得到與電流基波分量對應(yīng)的直流量。電流平均法也是以同步變換為基礎(chǔ)的，不過是將LPF用計算電流平均值的模塊代替。由式(4)可知，在同步變換后，6i+1，6i+5次諧波將變成6i，6i+4次(i=1，2，3，4…)，每個奇次諧波在經(jīng)過T／6區(qū)間積分后變成零值。所以可以通過求ip一iq電流在T／6區(qū)間積分后的平均值，來得到基波分量對應(yīng)的直流量，當負載電流不對稱時，電流含有偶次諧波，同步變換后諧波將成為三的倍數(shù)，積分區(qū)間應(yīng)改為T／3，T為基波周期。電流平均值模塊可由連續(xù)系統(tǒng)模塊庫中的積分器，固定時間延遲及信號增益模塊構(gòu)成。電流平均值原理設(shè)計的模型的原理如圖2所示。

3 仿真模型建立
1)仿真結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)的仿真是在MATLAB 7．0軟件包的simulink工具箱下實現(xiàn)的。根據(jù)ip一iq算法原理設(shè)計諧波檢測模型主要包括了兩部分，即諧波源的設(shè)計和諧波檢測算法的實現(xiàn)。為了比較傳統(tǒng)型與改進型檢測方法的檢測精度，借助于MATLAB分別對它們作了仿真。仿真結(jié)構(gòu)，如圖3所示?，F(xiàn)實中非線性負載是電網(wǎng)中主要的諧波源。其中最具有代表性的諧波源是直流側(cè)帶感性負載的二極管整流橋或三相可控硅整流橋，這類負載在電網(wǎng)中應(yīng)用較為廣泛，而且產(chǎn)生的諧波含量也較大。因此，本文仿真模型采用三相橋式整流負載作為諧波源進行建模，具有代表性，如圖4所示。仿真條件為
電源相電壓：220／50Hz
非線性負載：三相橋式整流負載
直流側(cè)負載：50Ω
線路電感Ls：2mH
2)仿真結(jié)果及分析
傳統(tǒng)方法中濾波器采用的是25Hz截止頻率的2階Butterworth低通濾波器。由圖5(a)看到由于低通濾波器環(huán)節(jié)的影響，基波延遲約一個電網(wǎng)周期(0．02s)，若濾波器的階數(shù)增加，延遲時間還要增加．相對于圖5(b)其延遲約T／3個電網(wǎng)周期。而諧波電流檢測的過渡時間約需要一個電網(wǎng)周期的時間才能跟蹤上負載的變化如圖6(a)所示。圖6(b)是采用電流平均值法得到的諧波電流，從圖6的比較中可以明顯的可以看出采用電流平均值法的模型在檢測諧波電流的時候在實時響應(yīng)上優(yōu)于傳統(tǒng)濾波器，可以快速的跟蹤上負載的變化。從圖7的頻譜分析中可以看出采用電流平均值法，雖然在快速跟蹤負載響應(yīng)上優(yōu)于傳統(tǒng)方法，但它的畸變率THD=45．00%要高于傳統(tǒng)方法的THD=35．08%，因此仍然難以同時滿足在諧波檢測中的高精確性和快速實時響應(yīng)。