1、 計算機工程應用技術本欄目責任編輯:賈薇薇Computer Knowledge and Technology 電腦知識與技術第5卷第21期(2009年7月基于ip-iq 算法檢測電力諧波的Simulink 仿真研究蔣向輝(柳州職業技術學院,廣西柳州545006摘要:隨著電力電子技術的發展,電網中的諧波污染越來越嚴重,已成為電網中的“公害”,對電網諧波進行檢測與研究是限制、消除諧波危害的前提。本文在分析了國內外諧波檢測技術的現狀和發展方向的基礎上,研究了電力諧波的基礎理論和檢測算法。重點對ip-iq 檢測算法的理論和實現進行了詳細的探討,并用Matlab/Simulink 軟件對此檢測算法進行了

2、仿真分析。關鍵詞:諧波檢測;ip-iq 算法中圖分類號:TP391.9文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(200921-5885-02Research on ip-iq Detection Algorithm and Simulink Detection AlgorithmJIANG Xiang-hui(Liuzhou Vocational &Technical College,Liuzhou 545006,ChinaAbstract:With the power of the development of electronic technology,harmonic polluti

3、on in electrical power system becomes more and more serious,has become the network of public hazard,a consequence to monitor and study power network is a premise to confine and eliminate.Based on the analysis of harmonic detection technology at home and abroad on the status and development direction

4、 of the foundation,Power harmonics of the basic theory and the detection algorithm.Focus on ip-iq detection algorithm to achieve the theory and a detailed discussion,using Matlab/Simulink software this detection algorithm,a simulation.Key words:Harmonic Detection;ip-iq Algorithm1引言諧波檢測算法是諧波檢測的核心環節,諧

5、波檢測算法正向智能化、多功能實用化發展,諧波檢測效果向高精度、高速度和實時性好的方向發展,現有方法中檢測精度高則速度慢,檢測速度快則精度低或實時性不好。故必須研究新的諧波特性辨識方法和數學方法,以滿足高精度測量的要求。本文的目的是通過i p -i q 算法研究,獲得一個時滯性小,去噪聲能力強,精度高的諧波檢測算法。2i p -i q 檢測算法分析根據H.Akagi 的瞬時功率理論。假設三相電網電壓對稱無畸變,三相電路各相電壓的瞬時值分別為e a 、e b 、e c ,幅值為E ,各相電流的瞬時值分別為i a 、i b 、i c 通過三相至兩相的坐標變換,把它們變換到-兩相正交的坐標系中,即:(

6、2.1定義三相瞬時無功功率q(瞬時有功功率p為電壓矢量e 的模和三相電路瞬時無功電流i q (三相電路瞬時有功電流i p 的乘積。即:(2.2再通過-坐標abc 坐標的變換,即可得到對應的三相電網電流分量:(2.3綜合式(2.2和式(2.3,可得:(2.4這樣可以得到結論:變換前后功率不變且電壓和電流取同一變換矩陣的情況下,變換矩陣的逆與其轉置相等。雖然,H.Akagi 的瞬時功率理論的i p -i q 算法是在假設電網為對稱正弦波的條件下推導出來的,實際上,當電網電壓出現不對稱或發生畸變的情況下,采取一定的措施,i p -i q 算法同樣可準確地測出不同的電流分量。收稿日期:2009-04-

7、15作者簡介:蔣向輝(1973-,男,廣西桂林人,柳州職業技術學院講師,工學碩士,主要從事電力電子技術方面的教學與研究。ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology本欄目責任編輯:賈薇薇計算機工程應用技術Computer Knowledge and Technology 電腦知識與技術第5卷第21期(2009年7月3i p -i q 算法的實現實際電網中的三相電壓通常不對稱且有畸變,i p -i q 檢測法其 原理如圖1所示。為了保證檢測的精度,選用高性能的四象限模擬乘法器芯片。由于i p -i q 法畸變電壓的諧波成分在運算過程中不出現,因而

8、檢測結果不受電壓波形畸變的影響。在實際的工程應用中,按預定的采樣頻率,對正弦和余弦函數建表,存儲在微處理器的程序存儲器中,在新的采樣時刻到來之前,計算準備好要用到的正余弦值。查表法顯著的優點是數據采樣和PWM 脈寬生成的時基相同,不存在非同步問題,而且外部硬件電路簡單、可靠性高、計算速度快。4i p -i q 算法的仿真 根據i p -i q 算法實現的原理,建立Matlab/Simulink 仿真模型如圖2所示。在圖2所示的仿真模型中,低通濾波器LPF 的截止頻率設計為30Hz 。有功直流分量i p-。和無功直流分量i q-經過變換可以得到三相基波電流iaf 、ibf 、icf ,它們分別與

9、被檢測電流相減即可以得到三相諧波電流iah 、ibh 、ich 。在圖2的仿真模型中,三相基波iaf 、ibf 、icf 是由有功和無功直 流分量i q-、i p-共同轉換計算得來的,因此諧波電流即包含了有功分量也包含了無功分量,最后的輸出只有諧波電流。如果要檢測諧波電流和基波無功電流,則可以在模型中將無功直流分量斷開,只由有功直流分量進行計算。計算出的iaf 、ibf 、icf 只含有有功分量,與被檢測的三相電流相減后得到iah 、ibh 、ich ,即為包含諧波電流和 基波無功電流。5仿真結果及結論模型接入容性負載中,電網頻率選擇50Hz ,每個周期采樣256個點,得到的仿真結果如圖3、圖4、圖5所示。由仿真可以看出,將i p -i q 算法和廣義3/2變換變換相結合可 以準確檢測出三相電流的基波正序有功、正序無功、負序、零序分量,動態時間大約是0.02秒。參考文獻:1楊澤斌,譚輪龍.電力系統諧波電流實時檢測方法的研究J.電測與儀表,2006(10:19-21.2吳勇,萬淑蕓.諧波和無功電流檢測的Matlab 仿真研究J.2005(5:28-35.3ChoiS S,Jia X M.Coordinated design of underexcitation limit