第３０卷第５期２０１２年５月
（）文章编号：１０００７７０９２０１２０５０１４２０４－－－
水 电 能 源 科 学
ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒ Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５
Ｍａ２０１２ ｙ
基于二阶广义积分器的谐波电流检测算法
许富强，周迪青，付 立，吴春华
（）上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２
摘要：为解决谐波电流检测算法问题，依据三相负载电流在α提出了一种基于二阶广β坐标系下的表现形式，义积分器的谐波电流检测方法，适用于三相三线制对称和不对称系统。该方法通过Ｃｌａｒｋ变换将三相电流信号转化为静止坐标系下的两相电流，再分别利用二阶广义积分器的特性提取基波电流分量，最后通过反Ｃｌａｒｋ变换将基波电流分量变换成三相电流，与电网电流相减后得到谐波电流，便于工程中有源滤波器只对谐波电流进行补偿。仿真结果表明，该方法简单可靠、易于数字实现、检测效果好。关键词：二阶广义积分器；有源电力滤波器；谐波检测；坐标变换中图分类号：ＴＭ９３３．１３
文献标志码：Ａ
&
各种功率开 随着电力电子技术的飞速发展，
关器件及其他非线性负载在工业领域被广泛采用，一方面给电能的变换应用带来了便利，提高了另一方面导致谐波被大量地注入电网变换效率；
１］
。采用有源滤波器是解决谐从而造成电力污染［
ｉｂ＝
（／ｉｎｎｔ－２３＋φωπ∑Ｉｓ
＋
ｎ
Ｉｎ＋
）＋
（）２
ｎ＝１
&
（／ｉｎｎｔ＋２３＋φωπ∑Ｉｓ
－
ｎ
Ｉｎ－
））＋
ｎ＝１
&
ｉｃ＝
波问题最常用的方法，其基本原理是从补偿对象由补偿装置产生一个与该谐中检测出谐波电流，
波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使
２，３］
。目前，基于瞬时电网电流中只含基波分量［
（／ｉｎｎｔ＋２３＋φωπ∑Ｉｓ
＋
ｎ
Ｉｎ＋
ｎ＝１
&
（／ｉｎｎｔ－２３＋φωπ∑Ｉｓ
－
ｎ
Ｉｎ－
）
（）３
ｎ＝１
＋－
式中，ＩＩω为基波角频率；ｎ、ｎ分别为电流中对应
无功功率和ｄｑ变换的谐波检测方法应用较为广
４，５］
，其优点在于可消除电压畸变和不对称电泛［
负序分量的幅值；ｎ次谐波正序、Ｉｎ＋、Ｉｎ－分别为φφ
负序分量的相位角。ｎ次谐波正序、
利用ａｂｃ坐标系到αβ坐标系的坐标变换矩阵，即Ｃ对三相电流ｉｌａｒｋ变换矩阵，ｉｉａ、ｂ、ｃ做即：Ｃｌａｒｋ变换，
压的影响，但上述方法基本均是只分离出基波正与电网电流相减后得到谐波电流。而当基序电流，
波不平衡时，基波中的负序将被视为谐波取出，增加了有源滤波器的负担，造成了不必要的浪费。鉴此，本文提出了一种基于二阶广义积分器的谐波电流检测方法，适用于三相三线制对称和不对称系统。
［ｉ］
β&
ｉα
ａ／＝ＣｂａｂｃαβｃＩｎ＋
（）４
其中
ｉα＝
１ αβ坐标系下的瞬时电流分解
对三相三线制系统（对称或非对称、正弦或非，通过傅里叶分解和对称变换可将三相负载正弦）
电流变换为如下形式：
&
＋
ｎ
&
－
（（ｉｉｎｎｔ＋φＩｉｎｎｔ＋φ＋∑ωωａ＝Ｉｎ＋）ｎｓＩｎ－）∑Ｉｓ
ｎ＝１
&
（ｉｎｎｔ＋φω∑Ｉｓ
＋
ｎ－ｎ
）＋
（）５
ｎ＝１
&
（ｉｎｎｔ＋φω∑Ｉｓ
Ｉｎ－
）
ｉβ＝
ｎ＝１
&
＋
（／Ｉｎｎｔ－π２＋φω＋ｎｓＩ１＋）∑ｉ
－
（／Ｉｎｎｔ＋π２＋φωｎｓＩ１－）∑ｉ
（）６（）７
ｎ＝１
ｎ＝１ｎ＝１
）（１
，收稿日期：修回日期：２０１１１０２１２０１１１２１３－－－－
／Ｃａｂｃαβ
／／１－１２－１２＝
３０２２ ［］
）；）基金项目：上海市优秀青年教师科研专项基金资助项目（国家自然科学基金资助项目（ｓｈｕ０９０１９５１１０７０７９，：作者简介：许富强（男，硕士研究生，研究方向为并网发电技术，１９８６Ｅ－ｍａｉｌｆｕｉａｎ０５００１０３２＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ－）ｑｇ
第３０卷第５期２０１２年５月
（）文章编号：１０００７７０９２０１２０５０１４２０４－－－
水 电 能 源 科 学
ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒ Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５
Ｍａ２０１２ ｙ
基于二阶广义积分器的谐波电流检测算法
许富强，周迪青，付 立，吴春华
（）上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２
摘要：为解决谐波电流检测算法问题，依据三相负载电流在α提出了一种基于二阶广β坐标系下的表现形式，义积分器的谐波电流检测方法，适用于三相三线制对称和不对称系统。该方法通过Ｃｌａｒｋ变换将三相电流信号转化为静止坐标系下的两相电流，再分别利用二阶广义积分器的特性提取基波电流分量，最后通过反Ｃｌａｒｋ变换将基波电流分量变换成三相电流，与电网电流相减后得到谐波电流，便于工程中有源滤波器只对谐波电流进行补偿。仿真结果表明，该方法简单可靠、易于数字实现、检测效果好。关键词：二阶广义积分器；有源电力滤波器；谐波检测；坐标变换中图分类号：ＴＭ９３３．１３
文献标志码：Ａ
&
各种功率开 随着电力电子技术的飞速发展，
关器件及其他非线性负载在工业领域被广泛采用，一方面给电能的变换应用带来了便利，提高了另一方面导致谐波被大量地注入电网变换效率；
１］
。采用有源滤波器是解决谐从而造成电力污染［
ｉｂ＝
（／ｉｎｎｔ－２３＋φωπ∑Ｉｓ
＋
ｎ
Ｉｎ＋
）＋
（）２
ｎ＝１
&
（／ｉｎｎｔ＋２３＋φωπ∑Ｉｓ
－
ｎ
Ｉｎ－
））＋
ｎ＝１
&
ｉｃ＝
波问题最常用的方法，其基本原理是从补偿对象由补偿装置产生一个与该谐中检测出谐波电流，
波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使
２，３］
。目前，基于瞬时电网电流中只含基波分量［
（／ｉｎｎｔ＋２３＋φωπ∑Ｉｓ
＋
ｎ
Ｉｎ＋
ｎ＝１
&
（／ｉｎｎｔ－２３＋φωπ∑Ｉｓ
－
ｎ
Ｉｎ－
）
（）３
ｎ＝１
＋－
式中，ＩＩω为基波角频率；ｎ、ｎ分别为电流中对应
无功功率和ｄｑ变换的谐波检测方法应用较为广
４，５］
，其优点在于可消除电压畸变和不对称电泛［
负序分量的幅值；ｎ次谐波正序、Ｉｎ＋、Ｉｎ－分别为φφ
负序分量的相位角。ｎ次谐波正序、
利用ａｂｃ坐标系到αβ坐标系的坐标变换矩阵，即Ｃ对三相电流ｉｌａｒｋ变换矩阵，ｉｉａ、ｂ、ｃ做即：Ｃｌａｒｋ变换，
压的影响，但上述方法基本均是只分离出基波正与电网电流相减后得到谐波电流。而当基序电流，
波不平衡时，基波中的负序将被视为谐波取出，增加了有源滤波器的负担，造成了不必要的浪费。鉴此，本文提出了一种基于二阶广义积分器的谐波电流检测方法，适用于三相三线制对称和不对称系统。
［ｉ］
β&
ｉα
ａ／＝ＣｂａｂｃαβｃＩｎ＋
（）４
其中
ｉα＝
１ αβ坐标系下的瞬时电流分解
对三相三线制系统（对称或非对称、正弦或非，通过傅里叶分解和对称变换可将三相负载正弦）
电流变换为如下形式：
&
＋
ｎ
&
－
（（ｉｉｎｎｔ＋φＩｉｎｎｔ＋φ＋∑ωωａ＝Ｉｎ＋）ｎｓＩｎ－）∑Ｉｓ
ｎ＝１
&
（ｉｎｎｔ＋φω∑Ｉｓ
＋
ｎ－ｎ
）＋
（）５
ｎ＝１
&
（ｉｎｎｔ＋φω∑Ｉｓ
Ｉｎ－
）
ｉβ＝
ｎ＝１
&
＋
（／Ｉｎｎｔ－π２＋φω＋ｎｓＩ１＋）∑ｉ
－
（／Ｉｎｎｔ＋π２＋φωｎｓＩ１－）∑ｉ
（）６（）７
ｎ＝１
ｎ＝１ｎ＝１
）（１
，收稿日期：修回日期：２０１１１０２１２０１１１２１３－－－－
／Ｃａｂｃαβ
／／１－１２－１２＝
３０２２ ［］
）；）基金项目：上海市优秀青年教师科研专项基金资助项目（国家自然科学基金资助项目（ｓｈｕ０９０１９５１１０７０７９，：作者简介：许富强（男，硕士研究生，研究方向为并网发电技术，１９８６Ｅ－ｍａｉｌｆｕｉａｎ０５００１０３２＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ－）ｑｇ