配电系统中谐波与无功电流快速检测算法的研究.pptx

配电系统中谐波与无功电流快速检测算法的研究指导老师：姓名：班级：电气1183淮阴工学院自动化毕设答辩学号：

课题研究背景随着电力电子技术的发展，非线性设备在配电系统中得到广泛的应用，这导致了日益严重的电能质量问题，解决这一问题就要进行无功补偿和谐波抑制，实时、精确地测量和分析无功及谐波是至关重要的[1]。因此要能够准确、快速地从畸变的负载电流和电网电压中检测无功和各次谐波,就得采取适当的快速检测无功的方法。本课题研究基于瞬时无功功率理论的电流快速检测算法，并详细讨论ip-iq算法在有源滤波器谐波与无功电流快速检测中的应用；基于Frezy功率理论，研究基于FBD算法的谐波与无功电流检测算法，在此基础上比较二者的计算量，运算时间，精准度等特点，提出一种优化的，响应速度快，精度高的新型电流检测算法，并通过仿真对所提出的算法进行验证，在此基础上提出具体运算流程加以应用研究

本课题主要研究的问题为了实现对有源滤波装置电流谐波与无功电流的快速检测，本课题重点在基于对有源滤波器工作原理理解的基础上重点要分析以下的问题：（1）我们要对现在配电网中常用的一些电流检测算法有一定的认识，重点要研究基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq算法和基于“Frezy功率理论”的FBD算法，（2）为了减少计算量，提高计算速度，在研究和推导了基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq算法和基于“Frezy功率理论”的FBD算法的基础上寻找两个算法之间的理论关系，并以此为基础提出一种优化的，响应速度快，精度高的新型电流检测算法，（3）通过对改进后的电流检测算法进行了Matlab仿真，对算法的有效性进行验证。

基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq电流检测法日本学者Akagi最先在1983年提出瞬时无功功率理论。该理论在后来发展出成熟的算法，即p-q法和ip-iq法。ip-iq谐波检测技术是当前最常用的谐波检测技术，由于其具有低时延、易于实现等优点，因此被广泛地使用。如图为ip-iq算法原理图

基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq电流检测法仿真图中A相电压经过一个锁相环和一个正、余弦信号发生电路后，得到一个和A相电压同相位的正弦信号和余弦信号，这两个正余弦信号和三相电源电流经过C32模块转换至坐标下得出瞬时电流一起经过PQ模块的运算得出有功和无功电流分量，有功和无功电流分量再经过低通滤波器的分离得出它们相应的直流分量，在经过反变换模块后得出被检测电流的基波正序分量，被检测出的基波正序分量减去被检测电流，就得到了谐波分量。

基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq电流检测法如图为PQ模块展开图：两个正余弦信号和三相电源电流经过C32模块转换至坐标下得出瞬时电流一起经过PQ模块的运算得出有功和无功电流分量。

基于“瞬时无功功率理论”的ip-iq电流检测法如图为反变换模块展开图：经过低通滤波器的直流分量，直流分量经过反变换模块后先将直流分量转回到坐标下再经过C32反变换模块得出被检测电流的基波正序分量，被检测出的基波正序分量减去被检测电流，就得到了谐波分量。

基于FBD法的电流检测算法的研究FBD检测法由德国学者Fryze提出，经过后面科学家的进一步研究,逐步形成体系,称为FBD法。如图为FBD法算法原理图

基于FBD法的电流检测算法的研究仿真图是FBD模块的展开图，仿真图可分为上下两部分来看，上半部分用来检测基波正序的有功电流分量，下半部分用来检测基波的正序无功电流分量，在上半部分图中PLL为锁相环，它通过检测电源电压的相位产生三相参考电压，LPF为低通滤波器，等效电导进过低通滤波器产生等效线性电导，再进过运算后得出各相的有功电流，下半部分也是利用锁相环生成三相无功参考电压，同理可以得出基波无功电流，而系统中的谐波电流是将系统电流减去有功和无功电流得到的。

ip-iq算法和FBD算法的比对和联系（1）比对ip-iq算法相较于FBD算法而言，其算法中包含许多复杂的矩阵变换，而FBD算法较多为乘除运算，算法较为简洁且适用范围也比较广泛。所以在实时性这个方面来进行比较的话，FBD电流检测算法在实时性上也比ip-iq电流检测算法也要更为优越。如图为ip-iq算法和FBD算法经过FFT分析得到的基波的畸变率，ip-iq为ip-iq:1.84％，FBD为1.33%，可以看出在FBD的算法下的基波的畸变率要比ip-iq算法的要低一些，这也说明了FBD算法比ip-iq算法也要更为优越。

ip-iq算法