基于ip_iq算法檢測(cè)電力諧波的Simulink仿真研究

1、 計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)本欄目責(zé)任編輯:賈薇薇Computer Knowledge and Technology 電腦知識(shí)與技術(shù)第5卷第21期(2009年7月基于ip-iq 算法檢測(cè)電力諧波的Simulink 仿真研究蔣向輝(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西柳州545006摘要:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電網(wǎng)中的諧波污染越來(lái)越嚴(yán)重,已成為電網(wǎng)中的“公害”,對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行檢測(cè)與研究是限制、消除諧波危害的前提。本文在分析了國(guó)內(nèi)外諧波檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上,研究了電力諧波的基礎(chǔ)理論和檢測(cè)算法。重點(diǎn)對(duì)ip-iq 檢測(cè)算法的理論和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的探討,并用Matlab/Simulink 軟件對(duì)此檢測(cè)算法進(jìn)行了

2、仿真分析。關(guān)鍵詞:諧波檢測(cè);ip-iq 算法中圖分類號(hào):TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(cè)算法是諧波檢測(cè)的核心環(huán)節(jié),諧

5、波檢測(cè)算法正向智能化、多功能實(shí)用化發(fā)展,諧波檢測(cè)效果向高精度、高速度和實(shí)時(shí)性好的方向發(fā)展,現(xiàn)有方法中檢測(cè)精度高則速度慢,檢測(cè)速度快則精度低或?qū)崟r(shí)性不好。故必須研究新的諧波特性辨識(shí)方法和數(shù)學(xué)方法,以滿足高精度測(cè)量的要求。本文的目的是通過(guò)i p -i q 算法研究,獲得一個(gè)時(shí)滯性小,去噪聲能力強(qiáng),精度高的諧波檢測(cè)算法。2i p -i q 檢測(cè)算法分析根據(jù)H.Akagi 的瞬時(shí)功率理論。假設(shè)三相電網(wǎng)電壓對(duì)稱無(wú)畸變,三相電路各相電壓的瞬時(shí)值分別為e a 、e b 、e c ,幅值為E ,各相電流的瞬時(shí)值分別為i a 、i b 、i c 通過(guò)三相至兩相的坐標(biāo)變換,把它們變換到-兩相正交的坐標(biāo)系中,即:(

6、2.1定義三相瞬時(shí)無(wú)功功率q(瞬時(shí)有功功率p為電壓矢量e 的模和三相電路瞬時(shí)無(wú)功電流i q (三相電路瞬時(shí)有功電流i p 的乘積。即:(2.2再通過(guò)-坐標(biāo)abc 坐標(biāo)的變換,即可得到對(duì)應(yīng)的三相電網(wǎng)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(jié)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(zhuǎn)置相等。雖然,H.Akagi 的瞬時(shí)功率理論的i p -i q 算法是在假設(shè)電網(wǎng)為對(duì)稱正弦波的條件下推導(dǎo)出來(lái)的,實(shí)際上,當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不對(duì)稱或發(fā)生畸變的情況下,采取一定的措施,i p -i q 算法同樣可準(zhǔn)確地測(cè)出不同的電流分量。收稿日期:2009-04-

7、15作者簡(jiǎn)介:蔣向輝(1973-,男,廣西桂林人,柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師,工學(xué)碩士,主要從事電力電子技術(shù)方面的教學(xué)與研究。ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology本欄目責(zé)任編輯:賈薇薇計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)Computer Knowledge and Technology 電腦知識(shí)與技術(shù)第5卷第21期(2009年7月3i p -i q 算法的實(shí)現(xiàn)實(shí)際電網(wǎng)中的三相電壓通常不對(duì)稱且有畸變,i p -i q 檢測(cè)法其 原理如圖1所示。為了保證檢測(cè)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(yùn)算過(guò)程中不出現(xiàn),因而

8、檢測(cè)結(jié)果不受電壓波形畸變的影響。在實(shí)際的工程應(yīng)用中,按預(yù)定的采樣頻率,對(duì)正弦和余弦函數(shù)建表,存儲(chǔ)在微處理器的程序存儲(chǔ)器中,在新的采樣時(shí)刻到來(lái)之前,計(jì)算準(zhǔn)備好要用到的正余弦值。查表法顯著的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)采樣和PWM 脈寬生成的時(shí)基相同,不存在非同步問(wèn)題,而且外部硬件電路簡(jiǎn)單、可靠性高、計(jì)算速度快。4i p -i q 算法的仿真 根據(jù)i p -i q 算法實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)為30Hz 。有功直流分量i p-。和無(wú)功直流分量i q-經(jīng)過(guò)變換可以得到三相基波電流iaf 、ibf 、icf ,它們分別與

9、被檢測(cè)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(wú)功直 流分量i q-、i p-共同轉(zhuǎn)換計(jì)算得來(lái)的,因此諧波電流即包含了有功分量也包含了無(wú)功分量,最后的輸出只有諧波電流。如果要檢測(cè)諧波電流和基波無(wú)功電流,則可以在模型中將無(wú)功直流分量斷開,只由有功直流分量進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算出的iaf 、ibf 、icf 只含有有功分量,與被檢測(cè)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(wú)功電流。5仿真結(jié)果及結(jié)論模型接入容性負(fù)載中,電網(wǎng)頻率選擇50Hz ,每個(gè)周期采樣256個(gè)點(diǎn),得到的仿真結(jié)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(jié)合可 以準(zhǔn)確檢測(cè)出三相電流的基波正序有功、正序無(wú)功、負(fù)序、零序分量,動(dòng)態(tài)時(shí)間大約是0.02秒。參考文獻(xiàn):1楊澤斌,譚輪龍.電力系統(tǒng)諧波電流實(shí)時(shí)檢測(cè)方法的研究J.電測(cè)與儀表,2006(10:19-21.2吳勇,萬(wàn)淑蕓.諧波和無(wú)功電流檢測(cè)的Matlab 仿真研究J.2005(5:28-35.3ChoiS S,Jia X M.Coordinated design of underexcitation limit