一種諧波檢測方法
【技術(shù)領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種諧波檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)的安全有效運行能夠提高工業(yè)生產(chǎn)效率和人民生活水平。通常情況下，電能 的供應目標是要為用戶提供標準頻率的正弦電壓信號。但近些年，伴隨著工業(yè)生產(chǎn)中非線 性負載的大幅度增加，導致非線性電力電子設備得到了大量的應用。由此電壓和電流的實 際波形與標準的正弦波形相比存在著巨大的偏差，產(chǎn)生了巨大的波形畸變，我們習慣于把 這類波形畸變稱之為諧波，這些波形畸變嚴重的影響了工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的電能質(zhì)量。
[0003] 近年來，伴隨著工業(yè)生產(chǎn)中非線性負載的大幅度增加，導致了非線性電力電子設 備得到了大量的應用，致使電力電網(wǎng)中的諧波污染日漸嚴重。有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)是近些年發(fā)展起來，用于諧波抑制的主要設備。
[0004] 控制系統(tǒng)對于APF的整體結(jié)構(gòu)非常重要，其是否優(yōu)越直接影響了APF治理諧波的效 果。而在有源電力濾波器的工作中，準確、高效的諧波電流檢測是進行諧波補償?shù)那疤帷Ｄ?前，已有很多種諧波電流檢測方法付諸實踐，但尚無任何一種方法在精度和速度上同時滿 足系統(tǒng)要求。諧波檢測成為提高有源電力濾波器工作特性的瓶頸之一。
[0005] 諧波檢測算法，其實質(zhì)是通過采樣電網(wǎng)電流或者電壓，分析并分離出基波含量，得 到諧波的部分。在檢測電網(wǎng)諧波的方面，基于瞬時無功理論的檢測諧波方法，在實時性方面 效果比較好，無時間延遲，但受到采樣點時間間隔的影響，對高次諧波有遺漏?；诳焖俑?里葉變換方法檢測諧波方法，是先采集一個采樣周期的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，再按照FFT算法對諧波進 行分析，這樣在這個采樣周期時間內(nèi)的諧波是無法對其進行分析與補償?shù)?，就會導致產(chǎn)生 一個采樣周期時間的延遲。
[0006] 如圖1所示，假設基于瞬時無功理論的方法的分析計算時間間隔為tlms，從原點開 始檢測，從圖1中可以看出此刻諧波a的幅值剛好為最大，檢測中諧波a幅值是被包括在內(nèi) 的，但是諧波b的幅值此時為0,是不被包含在內(nèi)的。如圖采樣周期時長為tlms，可以看到圖 中檢測到的諧波電流將把諧波b給遺漏掉，此種情況會導致系統(tǒng)認為電網(wǎng)不存在諧波b。由 此可知這種諧波檢測方法雖然能從原點時間開始計算分析總諧波大小，保障了檢測的實時 性。但是它受分析計算時間的影響，導致采樣頻率無法達到極高，會對高次諧波的檢測產(chǎn)生 遺漏現(xiàn)象，所以此種方法具有一定的局限性。
[0007] 如圖2所示，假設基于快速傅里葉變換方法的檢測諧波方法采樣N個點（根據(jù)計算 序列長度和采樣頻率來確定）總時間為tims，并在tl時刻開始進行FFT分析計算。根據(jù)采樣 定理可知，只要采樣頻率足夠高，這里滿足采樣間隔時間t〈4(t 2_t〇,就能夠分析出諧波a、 諧波b。但是由于這種方法是在采樣點數(shù)到達N個點后，進行的一次計算，采樣N個點(根據(jù)計 算序列長度和采樣頻率來確定)總時間為tims內(nèi)的諧波成分就無法知曉，具有tims時間的延 遲。因此，此種諧波檢測方法也有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為此，本發(fā)明提出了一種可以解決上述問題的至少一部分的新諧波檢測方法。
[0009] 本發(fā)明提供了一種諧波檢測方法，包括:基于瞬時無功理論檢測諧波，對諧波上的 η個點采樣電流，得到電流的算術(shù)平均值Ihm，經(jīng)過特定時間后，對所述諧波上的所述η個點 再次采樣電流，得到電流的算術(shù)平均值Ihm' ；
[0010] 將Ihm與Ihm'做差取絕對值得到K，其中，
[0011] 當所述K值在收斂閾值內(nèi)時，則轉(zhuǎn)換諧波檢測方法，選用基于快速傅里葉變換方法 檢測諧波；
[0012] 當所述K值在收斂閾值外時，則繼續(xù)基于瞬時無功理論檢測諧波。
[0013] 可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，其中，所述收斂閾值為0.3-1.5。
[0014] 可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述瞬時無功理論包括αβ坐標下的瞬時無 功理論和dqO坐標下的瞬時無功理論。
[0015] 可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述快速傅里葉變換方法包括時域快速傅 里葉變換方法和頻域快速傅里葉變換方法。
[0016] 可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述基于瞬時無功理論檢測包括pq檢測和 ip、iq檢測。
[0017]可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述αβ坐標下的瞬時無功理論為利用邱兩 相坐標代替a、b、c三相坐標的瞬時無功理論。
[0018]可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述dqO坐標下的瞬時無功理論為利用dqO 坐標代替a、b、c三相坐標的瞬時無功理論。
[0019 ]可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述pq檢測包括：
[0020]將三相電流ia、ib、ic通過αβ變換得到αβ坐標系下的電流分量；?α、；?β ;
[0021] 通過pq變換得到瞬時有功功率p和無功功率q，然后經(jīng)過低通濾波器濾除高次的波 形，得到基波有功功率@和無功功率& ,其中，
[0022]
[0023]通過pq反變換和αβ反變換得到三相基波電流，再將三相基波電流和三相電流做減 法運算所得到的電流值為諧波電流。
[0024]可選地，根據(jù)本發(fā)明的諧波檢測方法，所述ip、iq檢測包括：
[0025]將三相電流ia、ib、ic通過αβ變換得到αβ坐標系下的電流分量；? α、；?β;
[0026] 通過C變換得到瞬時有功電流。和無功電流iq，然后經(jīng)過低通濾波器濾除高次的波 形，得到基波有功電流^和無功電流其中，
[0027]
[0028]通過C反變換和αβ反變換得到三相基波電流，再將三相基波電流和三相電流做減 法運算所得到的電流值為諧波電流。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種諧波檢測設備，包括：
[0030] 用于基于瞬時無功理論檢測諧波，對諧波上的η個點采樣電流，得到電流的算術(shù)平 均值Ihm，經(jīng)過特定時間后，對所述諧波上的所述η個點再次采樣電流，得到電流的算術(shù)平均 值Ihm'的裝置；
[0031]用于將Ihm與Ihm'做差取絕對值得到K值的裝置，其中，
[0032]當所述K值在收斂閾值內(nèi)時，則轉(zhuǎn)換諧波檢測方法，選用基于快速傅里葉變換方法 檢測諧波；
[0033]當所述K值在收斂閾值外時，則繼續(xù)基于瞬時無功理論檢測諧波。
[0034] 本發(fā)明所述諧波檢測方法不僅解決了瞬時無功理論檢測諧波中檢測不到高次諧 波從而不知道具體次數(shù)諧波成分的比例的問題，又解決了快速傅里葉變換方法檢測諧波中 存在時間延遲即在實時性上有一定的局限的問題。
【附圖說明】
[0035] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字 之后的字母標記指示多個相同的部件，當泛指這些部件時，將省略其最后的字母標記。在附 圖中：
[0036]圖1為基于瞬時無功理論的諧波檢測方法檢測點關系圖；
[0037] 圖2為基于快速傅里葉變換方法的諧波檢測方法檢測點關系圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明所述諧波檢測方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為電流和電壓αβ坐標系中的矢量的示意圖；
[0040]圖5為ip、iq檢測諧波電流的原理示意圖；
[0041 ]圖6為基于瞬時無功理論與快速傅里葉變換方法相結(jié)合的諧波檢測方法仿真； [0042]圖7為基于瞬時無功理論檢測補償后電網(wǎng)電流波形圖；
[0043]圖8為基于瞬時無功理論與快速傅里葉變換方法相結(jié)合的諧波檢測方法檢測補償 后電網(wǎng)電流波形圖；
[0044]圖9為示出了可用來實踐本發(fā)明的實施方式的計算設備的框圖。
[0045] 在附圖中，使用相同或類似的標號來指代相同或類似的元素。
【具體實施方式】
[0046] 下現(xiàn)在將參考附圖來詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式。應當理解，附圖中示出 和描述的實施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的 范圍。
[0047] 圖3示出了本發(fā)明所述諧波檢測方法的流程圖。可以理解，圖3所示的流程圖僅僅 是示意性的，其中記載的步驟可以按照不同順序執(zhí)行、并行執(zhí)行、省略和/或增加其他步驟。 如圖3所示，所述諧波檢