CN102914695B - 具有实时延时补偿功能的谐波检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，属于电力应用技术领域。该检测方法包括以下步骤：第一步、检测三相电流并提取其基波含量；第二步、计算总延时相位α；第三步、将检测到的三相电流之一减去基波含量，得到检测谐波电流Ih₁；采用总延时相位α对实际谐波电流Ih₁进行相位修正得到谐波电流补偿量Ih₂；将检测谐波电流Ih₁减去谐波电流补偿量Ih₂即得真实的谐波含量。与现有技术相比，本发明简洁巧妙，能实时检测出电网中谐波成分，适用于对精度和实时性要求高的场合。

Description

具有实时延时补偿功能的谐波检测方法

技术领域

本发明涉及一种具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，属于电力应用技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，大量的非线性负载广泛应用于电力系统中，这些非线性负载对供电质量造成了严重的污染，使电力系统中的谐波日益严重。为了提高电能质量、有效治理谐波，目前已开始广泛使用有源电力滤波器，而其关键在于能实时准确地检测出电网中的谐波成分。

目前常用的谐波检测方法是：基于频域的FFT分析法和基于“瞬时无功功率理论”的电流检测法。基于频域的FFT分析法，其缺点是速度比较慢、不能实时实现。基于“瞬时无功功率理论”的电流检测法，在实现上要受到硬件电路采样、滤波、软件中断周期等环节的影响，导致所提取的谐波不准确，不实时。亟需一种新的检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的问题，提供一种具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，简洁巧妙，能实时检测出电网中谐波成分，适用于对精度和实时性要求高的场合。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、检测三相电流并提取其基波含量；

第二步、计算总延时相位α；

第三步、将检测到的三相电流之一减去基波含量，得到检测谐波电流Ih1；采用总延时相位α对检测谐波电流Ih₁进行相位修正得到谐波电流补偿量Ih₂；将检测谐波电流Ih₁减去谐波电流补偿量Ih₂即得真实的谐波含量。

与现有技术相比，本发明简洁巧妙，能实时检测出电网中谐波成分，适用于对精度和实时性要求高的场合。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

本实施例具有实时延时补偿功能的谐波检测方法如图1所示，包括以下步骤：

第一步、检测三相电流ILa、ILb、ILc并提取其基波含量I1；

具体提取过程为：先对三相电流ILa、ILb、ILc之一进行DQ坐标变换，得到D轴分量Id和Q轴分量Iq；再用滤波器对Id和Iq滤波，得到Id'和Iq'；最后对Id'和Iq'进行DQ坐标反向变换，得到基波含量I₁。

具体而言，滤波器为低通滤波器，优选截止频率为30Hz的两阶巴特沃兹滤波器。

第二步、计算总延时相位α；

具体计算过程为：将检测装置各传输通道的延时相位相加，得到总延时相位α。

具体而言，检测装置传输通道包括电流传感器、滤波器、采样保持器、A/D转换器、DSP计算采样器；其中，电流传感器的延时相位由其传感器参数得出，滤波器的延时相位由其滤波器传递函数得出，采用保持器和A/D转换器的延时相位由A/D转换器的参数得出，DSP计算采样器的延时相位由其采样周期得出，各传输通道的延时相位计算过程为现有技术。

第三步、将检测到的三相电流ILa、ILb、ILc之一减去基波含量I₁，得到检测谐波电流Ih₁；采用总延时相位α对检测谐波电流Ih₁进行相位修正得到谐波电流补偿量Ih₂；将检测谐波电流Ih₁减去谐波电流补偿量Ih₂即得真实的谐波含量。

具体而言，所述检测谐波电流

所述谐波电流补偿量 ${\mathrm{Ih}}_2=\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{A}_n\sin \left[n(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\α})\right];$

真实的谐波含量为 ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2A}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{n\α}}{2}\right)---\left(1\right).$

对于式(1)而言，因α很小，可近似认为：sin(nα)＝nsinα，则式(1)可等效为 ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{nA}}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)---\left(2\right).$

进一步而言，由于与ωt相比α非常小，因此式(2)可等效为

${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{nA}}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\α})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)---\left(3\right).$

再进一步而言，由于谐波电流补偿量Ih₂的导数因此式(3)可等效为 ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\frac{2}{\mathrm{\ω}}{\left({\mathrm{Ih}}_2\right)}^{\′}\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)---\left(4\right).$

式(4)则为真实的谐波含量。

与现有技术相比，本实施例简洁巧妙，能实时检测出电网中谐波成分，适用于对精度和实时性要求高的场合。

Claims (5)

1.一种具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、检测三相电流并提取其基波含量；

第二步、计算总延时相位α；

第三步、将检测到的三相电流之一减去基波含量，得到检测谐波电流Ih₁；采用总延时相位α对检测谐波电流Ih₁进行相位修正得到谐波电流补偿量Ih₂；将检测谐波电流Ih₁减去谐波电流补偿量Ih₂即得真实的谐波含量；

第三步中，所述检测谐波电流

所述谐波电流补偿量 ${\mathrm{Ih}}_2=\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{A}_n\sin \left[n(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\α})\right];$

真实的谐波含量为式(1)： ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2A}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{n\α}}{2}\right);$

式(1)等效为式(2)： ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{nA}}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right);$

式(2)等效为式(3)： ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{nA}}_n\cos \left[n(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\α})\right]\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right);$

式(3)等效为式(4)： ${\mathrm{Ih}}_1-{\mathrm{Ih}}_2=-\frac{2}{\mathrm{\ω}}{\left({\mathrm{Ih}}_2\right)}^{\′}\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right).$

2.根据权利要求1所述具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，第一步中，具体提取过程为：先对三相电流之一进行DQ坐标变换，得到D轴分量Id和Q轴分量Iq；再用滤波器对Id和Iq滤波，得到Id'和Iq'；最后对Id'和Iq'进行DQ坐标反向变换，得到基波含量。

3.根据权利要求2所述具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，所述滤波器为截止频率为30Hz的两阶巴特沃兹滤波器。

4.根据权利要求3所述具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，第二步中，具体计算过程为：将检测装置各传输通道的延时相位相加，得到总延时相位α。

5.根据权利要求4所述具有实时延时补偿功能的谐波检测方法，其特征是，所述检测装置各传输通道包括电流传感器、滤波器、采样保持器、A/D转换器、DSP计算采样器。