一種諧波與無功電流檢測方法的探討

為達(dá)到跟蹤電網(wǎng)頻率的效果，設(shè)usq*=0，將其與實(shí)際usq求差得到誤差量?？紤]電網(wǎng)電壓波形畸變引入的交流量，將誤差經(jīng)過環(huán)路濾波器CPLL的濾波和調(diào)節(jié)，可得角頻率的調(diào)節(jié)量ωcon。實(shí)際應(yīng)用中，誤差量需濾除的分量為基波及以上諧波，故截止頻率約為10 Hz。
應(yīng)用Matlab／Simulink搭建模型進(jìn)行仿真分析。設(shè)置仿真條件：初始頻率為50 Hz，包含20％的5次諧波(其他次諧波的效果相同)；在0．2 s改變頻率為51 Hz，包含20％的5次諧波。

由圖4仿真結(jié)果可見，電網(wǎng)電壓us畸變嚴(yán)重，且在0．2 s發(fā)生了相位突變，但鎖相環(huán)信號uPLL在3～4個(gè)電網(wǎng)周期后即可準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)電壓相位。仿真結(jié)果表明，該三相鎖相環(huán)效果顯著，不僅能準(zhǔn)確跟蹤含有諧波的電網(wǎng)波形，在電網(wǎng)頻率發(fā)生較大偏移時(shí)，仍能快速進(jìn)行跟蹤。
實(shí)際應(yīng)用中，用程序?qū)崿F(xiàn)三相鎖相環(huán)時(shí)，一般采用固定定時(shí)器的循環(huán)計(jì)數(shù)來產(chǎn)生同步信號，因此可通過改變最大循環(huán)計(jì)數(shù)值的方法以改變同步信號的頻率和相位。設(shè)固定定時(shí)器的周期為T，電網(wǎng)頻率為額定值ωff時(shí)，對應(yīng)的循環(huán)計(jì)數(shù)值Npr=2π／(ωffT)；當(dāng)頻率變化為ωcon+ωf f時(shí)，由于T不變，得到的最大計(jì)數(shù)值Nmax=Nprωff／(ωcon+ωff)。

5 仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
仿真設(shè)定的條件是三相不可控整流負(fù)載，在0．3 s時(shí)突然增大負(fù)載電流。其負(fù)載電流iL、有功電流ip及檢測得到的諧波電流ih波形如圖5a所示。

由圖可見，該方法具有很好的精確性，能較快跟蹤諧波和無功電流的變化，且在負(fù)載電流發(fā)生突變的情況下仍能快速跟蹤，為APF提供精確實(shí)時(shí)的指令信號。
搭建采樣電路，采用TMS320F2812芯片作為控制器，外置16位的A／D采樣芯片AD7656進(jìn)行電流電壓信號的采樣，通過程序?qū)崿F(xiàn)諧波檢測算法，得到需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)采用DSP開發(fā)軟件CCS3．3進(jìn)行編程及對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，圖5b示出采樣得到的負(fù)載電流和計(jì)算得到的諧波電流波形，由圖可見，諧波檢測準(zhǔn)確。

6 結(jié)論
提出了一種諧波與無功電流檢測方法，該算法無需復(fù)雜的矩陣變換，檢測速度快，可為有源電力濾波器提供了快速準(zhǔn)確的諧波與無功電流指令，為其治理奠定了基礎(chǔ)。