[发明专利]三相四线制系统任意次谐波分量和无功电流检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相四线制系统任意次谐波和无功电流的检测方法，可以在三相电压不对称非正弦的情况下，检测出三相四线制系统中的任意次谐波的正序、负序、零序分量及无功电流，该方法同样适用于三相三线制系统的检测，属于电力技术应用领域。

背景技术

由于非线性负载和感应电机的大量应用，工业用户普遍存在谐波污染严重、功率因数较低等问题。三相四线制有源滤波器（APF）可以进行用于谐波治理和无功补偿，而谐波及无功电流检测的准确性是APF能够进行谐波和无功精确补偿的前提和关键。目前，基于瞬时无功功率理论的p-q法和i_p-i_q法应用最为普遍，效果也较好。然而，p-q法在系统电压非正弦情况下存在较大的检测误差，i_p-i_q法不能检测电流中的无功分量且仅适用于三相三线制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以在系统电压不对称、非正弦的情况下，检测三相电流中存在的任意次谐波的正序、负序、零序分量及无功电流，该方法基于n次谐波的坐标变换及低通滤波技术（LPF），并考虑了零序电流检测的特殊性；该方法采用一种闭环的锁相方法，可以在三相电压不对称、非正弦的情况下，保证锁相的准确性，从而为坐标变换提供可靠的相位，该方法物理概念清晰，实现方式简单，适用范围广，检测准确性较高且实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

三相四线制系统任意次谐波分量和无功电流检测方法，包括以下步骤：

步骤（1）：通过锁相环获取电网电压基波正序电压分量的相位θ₊（ω₀t）：三相电网电压u_a、u_b、u_c经过CLARK变换和PARK变换后，得到d轴电压分量u_d和q轴电压分量u_q；基波正序电压分量在d轴和q轴上表现为直流量，而基波负序电压分量和其它次谐波分量在d轴和q轴上表现为交流量；u_q经过低通滤波器（LPF）滤除交流量，得到直流量与目标值0的误差信号err经过PI控制器输出相位的修正量θ_err；θ_err与θ₀之和即为锁相环的输出θ_*，θ_*作为PARK变换的参考相位,的大小反映相位误差的大小,若PI控制器将不断地修正θ_err的值，达到稳态后等于0，锁相环的输出θ_*等于电网电压基波正序电压分量的相位θ₊（ω₀t）。

所述步骤（1）具体包括如下步骤：

步骤（1-1）：电网电压的合成矢量沿A-B-C方向以额定角速度旋转；从t=0时刻开始旋转的角度θ₀即为基波正序分量的相位，即

式中：u_α和u_β分别为电网电压合成矢量在α轴和β轴上的投影；

步骤（1-2）：三相电网电压u_a、u_b、u_c经过CLARK变换矩阵为C₃₂的CLARK变换，即得到电网电压合成矢量在α轴和β轴上的投影u_α和u_β，如公式（1-2）：