混合型有源濾波器采樣及控制電路設(shè)計

1、混合型有源濾波器采樣與控制電路設(shè)計Design of Signal Detection and Controlling Circuit of Parallel ActivePower Filter摘要隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個領(lǐng)域， 為工業(yè)設(shè)備提供了高速、高效和節(jié)能的控制手段，但同時也給電網(wǎng)注入了不可忽 視的無功以與諧波電流。本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問題研究的必要性和 緊迫性，并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎(chǔ)上，通過對有源濾波 器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點(diǎn)以與有源濾波器裝置的結(jié)構(gòu)、原理的分析，提出了 一種采用有源和無源相結(jié)

2、合的基于 DSP 控制器的有源無源混合濾波器裝置的并聯(lián)有源電力濾波器主電路設(shè)計是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有 源電力濾波器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上， 通過對采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的 工作過程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關(guān)系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟 蹤指標(biāo)的要求推導(dǎo)出并聯(lián) APF 輸出電感的估算公式。 基于對電流跟蹤誤差矢量的 度量，推導(dǎo)出針對特定負(fù)載的直流側(cè)電容電壓臨界值表達(dá)式。詳細(xì)介紹了輸出濾 波器參數(shù)的設(shè)計方法。實(shí)時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細(xì)地介紹了 瞬時無功功率理論，選擇檢測負(fù)載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作 為低通濾波的數(shù)字算法，以

3、快速分離負(fù)載電流中的基波分量得到諧波指令。以全 數(shù)字控制為重點(diǎn)，對電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器的設(shè)計做出了 比較詳細(xì)的分析。設(shè)計了基于 TMS320LF2407A 控制的并聯(lián)型電力有源濾波器， 對其軟硬件構(gòu)成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞：電力電子；諧波；電力有源濾波器Design of Signal Detection and Controlling Circuit of Parallel ActivePower FilterAbstractWith the rapid development of the power electronics,more and morepower

4、electronic equipments have been used in most fields. Being the fast,potent,and economical control means to industrial devices,which, however,havealso deteriorated power quality by injecting thenon-negligible harmonics and reactive current to the network. The paper introduces the concept of harmonics

5、 and the harm of harmonics,and demonstrates the necessity of harnessing harnonics harmonics,and briefly introduce several methods of harnessing harmonics. With this understnading, The paper introduces the advantages and disadvantages of passive power filter and active power filter, and analyzes the

6、principle and structure of active power filter equipment.A novel design of APF-PF hybrid filter equipment based on DSP is proposed.Main circuit design is a key part of the systematic design.Based on the model of three-phase three-wire shunt active power filter,the operation of it adopting space vect

7、or control is studied and analyzed to reveal the relation of main parameters of APF. According to requirement of instant current tracking,the estimating formula of output inductance is proposed and the critical value of dc bus voltage is derived.The method applied to design parameters of output filt

8、er is introduced in detail.Real-time and accurate harmonic detection is the key for practical active filter implementation. Specified introductions of the instantaneous reactive power theory are given,and a sliding window recursive method as the low pass filter is proposed which is supposed to depar

9、t the fundamental current from the load and get the harmonic reference. Focusing on the full digital control,t detailed analysis the design method of digital processing method of the current loop,including digital PI controller.The shunt active power filter based on TMS320LF2407A has been designed,m

10、eanwhile the software and hardware have been introduced in detail.Key Words ： Power Electronics; Harmonics; Active Power Filter目錄摘 要 I.Abstract I.I.I.引 言 11 有源電力濾波器 61.1 有源濾波器的構(gòu)成與基本工作原理 6.1.2 有源電力濾波器的分類與優(yōu)點(diǎn) 6.1.2.1 有源電力濾波器的分類 6.1.2.2 有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn) 1.01.3 主電路參數(shù)的計算 1.1.1.3.1 主電路的容量 1.1.1.3.2 直流側(cè)電壓 udc 的計算

11、 1.1.1.3.3 直流側(cè)電容值 Cdc 的計算 1.21.3.4 交流電抗器的選取 1.3.2 諧波與無功電流檢測 1.6.2.1 諧波與無功電流檢測方法現(xiàn)狀 1.62.2 傅里葉分析的 FFT 算法1.8.2.3 基于三相瞬時無功功率理論的諧波電流檢測 1.9231基于a - B坐標(biāo)系下的三相瞬時無功功率理論 1 92.3.2 p-q 算法 2.1.2.3.3 ip-iq 算法 2.4.2.3 數(shù)字低通濾波器的選擇 2.6.2.3.1 傳統(tǒng)數(shù)字低通濾波器2.6.2.3.2 滑窗迭代法 2.7.3 有源電力濾波器的控制策略 2.9.3.1 PWM 技術(shù) 2.9.3.2 有源電力濾波器電流跟

12、蹤技術(shù) 3.03.3 三角載波線性控制 3.0.3.4 電流滯環(huán)跟蹤控制 3.2.4 基于 DSP 的有源電力濾波器采樣與控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 3. 54.1 采樣與控制系統(tǒng)的基本功能 3.54.2 采樣濾波與 A/D 轉(zhuǎn)換電路 3.6.4.2.1 采樣濾波電路 3.6.4.2.2 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 MAX125 3.74.2.3 電流采樣周期信號 3.8.4.3 DSP 接口電路 3.9.4.3.1 DSP 芯片電源電路 3.9.4.3.2 DSP 外圍擴(kuò)展存儲器 3.94.3.3 復(fù)位電路 3.9.4.3.4 時鐘電路設(shè)計 4.0.4.3.5 仿真接口電路 4.0.4.4 開關(guān)管的選取以與外

13、圍電路設(shè)計 4.14.4.1 驅(qū)動電路的設(shè)計 4.2.4.4.2 保護(hù)電路的設(shè)計 4.3.4.5 本章小結(jié) 4.3.結(jié) 論 4.5.參 考 文 獻(xiàn)4.6.致 謝 錯.誤 ! 未定義書簽。引言早在二十世紀(jì)二、三十年代，在德國就提出了靜態(tài)整流器產(chǎn)生的波形畸變問 題。也 正是從那時起，諧波問題引起了人們的關(guān)注。電網(wǎng)中的諧波主要是由各種大容量 電力和用電變流設(shè)備以與其它非線性負(fù)載產(chǎn)生的， 其中主要的諧波源是各種電力 電子裝置，包括各種整流裝置、交流調(diào)壓裝置、變流裝置、電弧爐、辦公與家用 電器、照明設(shè)施等等。電力機(jī)車中采用的大容量單相整流裝置，除產(chǎn)生諧波電流 外，還引起三相交流供電系統(tǒng)的三相電流不平衡。

14、此外，一些鐵磁非線性設(shè)備， 如發(fā)電機(jī)、變壓器與鐵磁諧振設(shè)備等也是不可忽視的諧波源。所有這些都使得電 力系統(tǒng)的電壓、電流波形發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生高次諧波。在工業(yè)和生活用電負(fù)載中， 感性負(fù)載占有很大的比例。 感應(yīng)電動機(jī)、 變壓器、 傳統(tǒng)的日光燈鎮(zhèn)流器等都是典型的感性負(fù)載。感應(yīng)電動機(jī)和變壓器所需要的無功 功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。 電力系統(tǒng)中的電抗器和架 空線等也需要一些無功功率。一些電力電子裝置，特別是各種相控裝置，如相控 整流器、相控交流電力調(diào)節(jié)裝置等，在工作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要吸收 大量的無功功率。工業(yè)用電弧爐在工作時，不但要吸收大量的無功功率，且因其 電弧不穩(wěn)定，

15、所吸收無功功率的波動也很大。所有這些負(fù)載在正常工作時，都需 要大量的無功功率。三相電力系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序電流的因素可以歸納為事故性和正常性兩類， 前者 是由于三相電力系統(tǒng)中某一相或兩相出現(xiàn)故障所致，而后者是由于三相元件不對 稱所致。對于事故性因素，一般可由繼電保護(hù)、自動裝置動作切除故障元件后在 短期內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)正常，從而使負(fù)序電流得到消除。目前在我國，電氣化鐵路和 交流電弧爐產(chǎn)生的負(fù)序電流占電力系統(tǒng)中負(fù)序電流的主要部分。理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該具有單一固定的頻率以與規(guī)定的電壓幅 值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的 環(huán)境惡化，也對周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外

16、的設(shè)備帶來危害。在電力電子設(shè) 備廣泛應(yīng)用以前，人們對諧波與其危害就進(jìn)行過一些研究并有一定認(rèn)識，但那時 諧波污染還不嚴(yán)重，沒有引起足夠的重視。近三四十年來，各種電力電子裝置的 迅速普與使得公用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不 斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們高度的關(guān)注。諧波電流、諧波電壓對電力 系統(tǒng)和用戶的影響與危害，概括起來，大致可以有以下幾個方面 1 ：（1 ） 由于諧波的存在，增加了系統(tǒng)中元件的附加諧波損耗，降低了發(fā)電、 輸電與用電設(shè)備的使用效率；大量的三次諧波流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生 火災(zāi)。（2 ） 諧波影響各種電器設(shè)備的正常工作。（3 ） 當(dāng)諧波頻率與輸電

17、系統(tǒng)固有的特征頻率重合時， 可能會放大諧波分量， 增加設(shè)備的附加損耗和發(fā)熱，造成設(shè)備故障。（4 ） 諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量 不正確。（5）諧波會對臨近的通信系統(tǒng)造成明顯得干擾，降低通信質(zhì)量。（6）與弱交流系統(tǒng)連接時可能出現(xiàn)諧波不穩(wěn)定性。 諧波抑制是提高電能質(zhì)量，保證供電設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要手段之一。減 小諧波影響的技術(shù)措施可以從兩方面入手： 一是從諧波源出發(fā)， 減少諧波的產(chǎn)生； 二是安裝濾波裝置。正如前文所述，電力電子裝置是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重、最突出的諧波源。在各 種電力電子裝置中，整流裝置所占得比例最大。因此，抑制整流裝置所產(chǎn)生的諧 波是諧波治理的重要措

18、施。減少整流裝置諧波輸出、提高功率因數(shù)的發(fā)放概括起 來主要有以下幾種 2,3 。(1 ) 多相整流技術(shù) 對大功率相控整流器，一般是采用增加整流相數(shù)的方法，如采用十二相與十 二相以上的多相整流電路。通過適當(dāng)?shù)目刂疲嘞嗾髂艽蟠鬁p少輸入輸出電流 中的諧波。但由于相控整流固有的工作方式以與整流相得增加受到許多限制，因 而采用這種整流器的系統(tǒng)中仍然不可避免地存在較大的諧波電流，必須考慮采用 另外的濾波措施加以解決。(2 ) 脈寬調(diào)制整流技術(shù) 目前，整流裝置普遍采用晶閘管相控整流電路或二極管不控整流電路。他們 的主要缺點(diǎn)是輸入電流諧波分量較大，功率因數(shù)很低。脈寬調(diào)制(PWM ：PulseWidth M

19、odulation )控制技術(shù)是首先在直流展播電路和逆變電路中發(fā)展起來的 技術(shù)。隨著 GTO 、IGBT 等全控型器件的不斷進(jìn)步，正弦波逆變技術(shù)( SPWM ： Sine Pulse Width Modulation )已經(jīng)十分成熟，在交流變頻調(diào)速、不間斷電源 中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。把逆變電路中的 SPWM 技術(shù)用于整流電路，就形成 了 PWM 整流電路。(3 ) 有源功率因數(shù)校正器( APFC ：Active Power Factor Correction)近二十年來， 彩電、個人計算機(jī)以與大量電子辦公設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)十分龐大。 這些設(shè)備絕大部分使用帶電容濾波器的二極管整流電路。這種電路結(jié)構(gòu)

20、簡單，成 本低廉，但是其輸出電壓不可控，輸入電流含有大量的諧波。因?yàn)閿?shù)量今人的用 戶群，這樣的諧波源對電力系統(tǒng)也構(gòu)成了嚴(yán)重的諧波污染。為了使輸入電流為正 弦波，從而提高功率因數(shù)，可以采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，在整流橋和濾波電 容之間加一級用于功率因數(shù)校正的功率變換電路。 在用于 APFC 的功率變換電路中，使用最多的是升壓 Boost 電路。 目前， 單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)已經(jīng)十分 成熟，在功率開關(guān)電源、不間斷電源等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。無源濾波器( PF：Passive Filter )也稱為 LC 濾波器，是有濾波電容器、電 抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置。無源濾波器的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有

21、相當(dāng)長的 歷史，其設(shè)計方法穩(wěn)定可靠，有大量的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可以參考。在交流系統(tǒng)中， 無源濾波器不僅可以起到濾波作用，而且還可以兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枨?。按照調(diào)諧 頻率，無源濾波器可分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、三調(diào)諧濾波器和 C 型濾 波器等。與無源濾波器相對的是有源電力濾波器( APF：Active Power Filter )。在 上個世紀(jì) 70 年代初，日本學(xué)者就提出了有源濾波器的概念 4 ，即利用可控的功 率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的 總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時補(bǔ)償諧波電流的目的。 1971 年， H.Sasaki 和 T.Machida 發(fā)表的論文中

22、， 首次完整的描述了電力有源濾波器的基本原理。 但由 于當(dāng)時是采用線性放大的方法產(chǎn)生補(bǔ)償電流，其損耗大，成本高，因而僅在實(shí)驗(yàn) 室中研究， 未能在工業(yè)中使用。 接著， 美國西屋電氣公司的 L.Gyuryi 提出利用大 功率晶體管組成的 PWM 逆變器構(gòu)成的電力有源濾波器消除電網(wǎng)諧波 5 。由于受 到當(dāng)時功率半導(dǎo)體器件水平的限制， 電力有源濾波器的研制一直處在實(shí)驗(yàn)研究階 段。進(jìn)入 80 年代以后，因?yàn)榇蠊β士申P(guān)斷器件的不斷進(jìn)步，以與對非正弦條件 下無功功率補(bǔ)償理論的深入研究，特別是赤木泰文等人提出了“瞬時無功功率理 論” 6 ，以該理論為基礎(chǔ)的諧波和無功電流檢測方法在有源濾波器中得到了成功 的應(yīng)用

23、，極大地促進(jìn)了電力有源濾波器的發(fā)展。1988 年， 等人提出了串聯(lián)有源電力濾波器加并聯(lián)無源濾波器的結(jié) 構(gòu) 7 ，在這種方案中，有源電力濾波器對諧波呈現(xiàn)高阻抗，而對基波電流呈現(xiàn)低4 / 564 / 56阻抗。因此有源電力濾波器相當(dāng)于一個電源和負(fù)載之間的諧波隔離裝置，電網(wǎng)的 諧波電壓不會加在負(fù)載和無源濾波器上，而負(fù)載的諧波電流也不會流入電網(wǎng)。1990 年， 日本的 H.Fujit 等人提出了將有源電力濾波器與無源濾波器相串聯(lián) 的混合有源濾波方案 8 ，其中有源電力濾波器為電流控制電壓源，產(chǎn)生與電源電 流中諧波分量成比例的電壓，實(shí)際上該方案可以等效為 的方案。由于 注入變壓器聯(lián)結(jié)在 Y 型聯(lián)接的無源

24、濾波器的中性點(diǎn)，保護(hù)和隔離方便，因此更適 合于高壓系統(tǒng)應(yīng)用。目前國內(nèi)主要以無源濾波器抑制電網(wǎng)諧波為主，在有源濾波器的開發(fā)和使用 方面還僅限于實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，并有少量的工業(yè)樣機(jī)投入試驗(yàn)運(yùn)行。華北電力試驗(yàn) 研究所、冶金部自動化研究院曾聯(lián)合進(jìn)行過 APF 的研發(fā)。 西安交通大學(xué)己研制出 120KVA 并聯(lián)電力有源濾波器。為了改善調(diào)諧濾波器的性能，可以采用一種自調(diào)諧濾波器，它能連續(xù)調(diào)節(jié)電 容和電感（通常是調(diào)節(jié)電感量），保持濾波器在諧振點(diǎn)附近工作，消除了頻偏時 失諧的影響。 自調(diào)節(jié)濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q 可以選取較大值， 這樣既提高了濾波效 果，又降低了濾波器的損耗。本文主要針對無功與諧波補(bǔ)償，采用了無源和

25、有源相結(jié)合的補(bǔ)償方案，其中 無源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的使用可以增大裝置的補(bǔ)償容量，降低其單位容量的性能造價，而 有源濾波器的使用可以實(shí)現(xiàn)諧波的動態(tài)補(bǔ)償。重點(diǎn)研究有源無源混合濾波器裝置的主電路和控制電路的設(shè)計以與軟件 實(shí)現(xiàn)等問題，搭建了主電路的實(shí)驗(yàn)平臺。1有源電力濾波器1.1 有源濾波器的構(gòu)成與基本工作原理有源濾波器的基本思想如圖 1.1。圖中，諧波源一般為非線性負(fù)載，如整流 器等，產(chǎn)生諧波電流Ih ；供電系統(tǒng)一般為被保護(hù)對象；有源電力濾波器表現(xiàn)為 流控電流源，它的作用是產(chǎn)生和諧波源諧波電流具有相同幅值而相位相反的補(bǔ)償 電流-I h來達(dá)到消除諧波的目的。 與無源濾波器相比，有源電力濾波器是一種主動 型的補(bǔ)償

26、裝置，具有較好的動態(tài)性能。有源電力濾波器是近年來電力電子領(lǐng)域的 熱門話題。目前，有源濾波技術(shù)已經(jīng)在日本、 美國等少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到應(yīng)用， 有工業(yè)裝置投入運(yùn)行，其裝置容量最高可到20MV ;國內(nèi)對有源電力濾波器的研究尚處于起步階段。1.2 有源電力濾波器的分類與優(yōu)點(diǎn)1.2.1 有源電力濾波器的分類從不同的觀點(diǎn)出發(fā)，有源電力濾波器具有不同的分類標(biāo)準(zhǔn) 9 0(1)根據(jù)接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器可以分為串聯(lián)型、并聯(lián)型、串-并聯(lián)型和混合型四大類。這四大類的具體劃分如圖1.2所示。有源電力濾波器并聯(lián)型LJr串聯(lián)型)串并聯(lián)型r 混合型單獨(dú)使用方式.單獨(dú)使用方式與LC濾波器混合使 與LC濾波器混合使與L

27、C濾波器并聯(lián)_與LC濾波器串聯(lián)=注入電路方式T LC串聯(lián)諧振方式 Llc并聯(lián)諧振方式T與旋轉(zhuǎn)電機(jī)并用方f圖1.2有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成的分類每一種類型的有源電力濾波器結(jié)構(gòu)不同，因而其工作原理、特性也各不相同。串聯(lián)型有源濾波器經(jīng)耦合變壓器串接入電力線路，如圖1.3所示，其可等效為一個受控電壓源，主要是消除電壓型諧波以與系統(tǒng)側(cè)電壓諧波與電壓波動對敏感負(fù) 載的影響。串聯(lián)型有源濾波器應(yīng)用在直流系統(tǒng)中時，耦合變壓器的系統(tǒng)接入側(cè)很 容易出現(xiàn)直流磁飽和問題，所以只在交流系統(tǒng)中采用。與并聯(lián)型有源電力濾波器 相比，由于串聯(lián)型有源電力濾波器中流過的是正常負(fù)荷電流，因而損耗較大；此 外，串聯(lián)型有源電力濾波器的投切、

28、故障后的退出與各種保護(hù)也較并聯(lián)型有源電 力濾波器復(fù)雜。目前單獨(dú)使用串聯(lián)型有源電力濾波器的例子較少，研究多集中在 其與LC無源濾波器所構(gòu)成的串聯(lián)混合有源電力濾波器上。并聯(lián)型有源濾波器與系統(tǒng)并聯(lián)等效為一個受控電流源，如圖1.4所示。有源濾波器向系統(tǒng)注入與諧波電流大小相等，方向相反的電流，從而達(dá)到濾波的目的。并聯(lián)型有源電力濾波器主要適用于電流型感性負(fù)載的諧波補(bǔ)償，技術(shù)上已相當(dāng)成熟，工業(yè)上已投入運(yùn)行的有源電力濾波器多采用此方案。與串聯(lián)型有源電力濾波器相比，并聯(lián)型有源電力濾波器通過耦合變壓器并入 系統(tǒng)，不會對系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，具有投切方便靈活以與各種保護(hù)簡單的優(yōu)點(diǎn)。 但是當(dāng)單獨(dú)使用并聯(lián)型有源電力濾波器來

29、濾除諧波時，有源電力濾波器要求容量很大，這樣會帶來一系列的問題，如工程造價高、電磁干擾、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以與高的 功率損耗等。圖1.5所示為串-并聯(lián)新型有源電力濾波器，被稱之為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC ）。它綜合了串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種結(jié)構(gòu)，共同組成一個完整的用戶電力 裝置來解決電能質(zhì)量綜合性問題。其中，直流側(cè)電容器或電感器儲能裝置是串聯(lián)型和并聯(lián)型有源電力 濾波器所公用的，串聯(lián)有原地那里濾波器起到補(bǔ)償電壓諧波、消除系統(tǒng)不平衡、 調(diào)節(jié)電壓波動或閃變以與改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性或阻尼震蕩的作用；并聯(lián)變流器起到補(bǔ)償電流諧波與不平衡。補(bǔ)償負(fù)荷的無功、調(diào)節(jié)變流器直流側(cè)電壓的作用。因此 這種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)短時

30、間不間斷供電、蓄能、無功補(bǔ)償、抑制諧 波、消除電壓波動與閃邊、維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定等功能，被認(rèn)為是最理想的有遠(yuǎn)濾 波器的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既可用于三相系統(tǒng)，又可以用于單相系統(tǒng)。但是其主要缺 陷在于成本較高（需要較多的幵關(guān)器件）和控制復(fù)雜。圖1.3串聯(lián)型有源電力濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)bl. <il電力硝圖1.4并聯(lián)型有源電力濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.5串-并聯(lián)型有源電力濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.6所示為混合型濾波器，它是有源濾波器和無源濾波器的組合結(jié)構(gòu)。這 種濾波器結(jié)構(gòu)目前非常普遍，因?yàn)樗⒙?lián)的LC無源濾波器部分消除了大量的低次諧波，因而有源濾波器部分的容量可以做到很?。ㄘ?fù)荷容量的5%左右），這樣大

31、大減少了有源濾波器的體積和成本。它可以同時消除電壓和電流諧波，而且 成本相對來說較低，因而非常受歡迎。但是這種結(jié)構(gòu)的濾波器的缺點(diǎn)在于只能針 對特定負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，負(fù)荷運(yùn)行狀況變化較大的時候補(bǔ)償性能不好。APF圖1.6混合型有源濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（2 ） 根據(jù)接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器還可以分為直接接入和通過無 源濾波器間接接入電網(wǎng)兩種方式。（3 ） 按有源電力濾波器中逆變器直流側(cè)儲能元件的不同，有源電力濾波器 又可分為電壓型有源電力濾波器 （儲能元件為電容） 和電流型有源電力濾波器 （儲 能元件為電感）。（4 ） 根據(jù)補(bǔ)償系統(tǒng)的相數(shù)來分類，有源濾波器可分為單相和三相兩種，三 相系統(tǒng)又分為三

32、相三線制三相四線制。（5 ） 根據(jù)應(yīng)用場合分，有源電力濾波器還可以分為應(yīng)用在直流系統(tǒng)（主要 是高壓直流輸電系統(tǒng)）的有源直流濾波器和應(yīng)用在交流系統(tǒng)的有源濾波器。1.2.2 有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn) 與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有高度可控性和快速響應(yīng)性，其具體 特點(diǎn)如下：（1 ） 具有自適應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)補(bǔ)償，可對頻率和大小都變化的諧波以 與變化的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，對補(bǔ)償對象的變化有極快的響應(yīng)。（2 ） 可同時對諧波和無功功率進(jìn)行補(bǔ)償， 補(bǔ)償無功功率時不需要儲能元件， 補(bǔ)償諧波時所需儲能元件的容量不大，且補(bǔ)償無功功率的大小可以做到連續(xù)調(diào) 節(jié)。（3 ） 受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生

33、諧振；且可以跟蹤電 網(wǎng)頻率的變化，故補(bǔ)償性能受電網(wǎng)頻率變化的影響。盡管有源電力濾波器有著無源濾波器所不具備的巨大技術(shù)優(yōu)勢，但目前要想 在電力系統(tǒng)中完全取代無源濾波器還不太現(xiàn)實(shí)。這是因?yàn)榕c無源濾波器相比較， 有源電力濾波器的成本較高，這一點(diǎn)是限制有源電力濾波器推廣使用的關(guān)鍵。隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展，期間的性價比將不斷提高，有源電力濾波器必然會達(dá)到 廣泛應(yīng)用。1.3 主電路參數(shù)的計算在有源電力濾波器的整個系統(tǒng)模型中，直流側(cè)電壓Udc、直流側(cè)電容Cdc以與交流側(cè)輸出平波電抗器L三個值對濾波的效果有著很大的影響。主電路容量也是 不可忽略的問題，它關(guān)系到有源電力濾波器的制造價格，硬件等級等一系列問題。1

34、.3.1 主電路的容量對并聯(lián)型有源電力濾波器來說，主電路的容量為：S UsIc( 1.1)式中，Us 交流輸入的相電壓I c并聯(lián)型有源電力濾波器提供的補(bǔ)償電流1.3.2 直流側(cè)電壓Udc的計算有源電力濾波器正常工作時，輸出的補(bǔ)償電流在指令電流兩側(cè)呈鋸齒波狀跟隨其變化。對a相補(bǔ)償電流分析，忽略線路電阻的作用，有：並 (usa K(n)Udc)( 1.2)dt L式中，K(n)幵關(guān)函數(shù)，取 13或者23並表示并聯(lián)型有源電力濾波器輸出補(bǔ)償電流的變化率，它要大于或者等于dt負(fù)載電流的變化率，并聯(lián)型有源電力濾波器輸出補(bǔ)償電流才能實(shí)時跟蹤負(fù)載電流 的變化，所以 呱為衡量并聯(lián)型有源電力濾波器性能的重要指標(biāo)。

35、dt假定當(dāng)ica ica* ( ica*為3相補(bǔ)償電流的指令值)，有源電力濾波器a相橋臂的 上幵關(guān)器件應(yīng)該關(guān)斷，下幵關(guān)器件應(yīng)該導(dǎo)通。若取K(n) 13，貝y：(1.3)要使實(shí)際補(bǔ)償電流ica更好的跟蹤ica*，此時ica必須減小，即：(1.4)將式(1.4)代入式(1.3)，可得：udc 3usa( 1.5 )考慮到最嚴(yán)重的情況，即令：udc 3usam( 1.6 )即主電路直流側(cè)電壓值應(yīng)大于有源電力濾波器與供電系統(tǒng)連接點(diǎn)的相電壓峰值的3倍。在此基礎(chǔ)上直流側(cè)電壓越大，補(bǔ)償電流的跟隨性能越好，但幵關(guān)器件 耐壓要求也越高，因此要綜合考慮。本文在三相220V供電系統(tǒng)下，結(jié)合幵關(guān)元件的幵關(guān)頻率和控制策

36、略，取udc 700V o1.3.3 直流側(cè)電容值Cdc的計算有源電力濾波器在實(shí)際運(yùn)行時很難將主電路直流側(cè)電壓控制在某一恒定值。直流側(cè)電壓波動的根本原因在于補(bǔ)償電流在交流電源和有源電力濾波器之間的能量脈動。如果電容值選擇得過小，主電路直流側(cè)電壓波動就會過大，影響有源 電力濾波器的補(bǔ)償效果；而如果電容值選擇過大，則主電路直流側(cè)電壓動態(tài)響應(yīng)變 慢，電容體積和造價也會增加。考慮到有源電力濾波器在正常工作時直流側(cè)電容 始終工作在充放電的狀態(tài)，設(shè)某一PWM周期內(nèi)，直流側(cè)電容電壓的最大允許偏離設(shè)定值為Udcmax，則有：(1.7)式中，fc PWM脈沖的頻率；idc max 流過電容的電流最大值所以，可以

37、算得直流側(cè)電容值：（1.8）本文構(gòu)造的系統(tǒng)中，通過計算得出直流側(cè)電容容量為4000 F o134 交流電抗器的選取有源電力濾波器的補(bǔ)償特性主要取決于輸出補(bǔ)償電流對于補(bǔ)償指令電流的跟 蹤控制能力。因此主電路交流側(cè)電抗器的取值應(yīng)保證有源電力濾波器具有跟隨指 令電流最大變化率的能力。（1 ）電抗器最大取值的計算(1.9)若設(shè)a相電源電壓為：Usa Um Sin t則由式（2.3）可得:f(Umudc)*dicadtmax(1.10 )Lmax所以，主電路電抗器的最大值為:(1.11 )ica*是不盡相同上式中，對于不同的諧波源和不同的補(bǔ)償要求補(bǔ)償指令電流的，其中最大電流變化率與補(bǔ)償電流的具體形式密切

38、相關(guān)。也可粗略的用以下經(jīng)dicadt(10 20)f ica*max(1.12)max驗(yàn)公式計算。式中，f為基波電流頻率，且當(dāng)補(bǔ)償電流只補(bǔ)償諧波時:icamax2.3ica*(1.13)當(dāng)補(bǔ)償電流補(bǔ)償諧波以與無功電流時:icamax1.7ica*(1.14)（2 ）電抗器最小取值的計算如果電抗器取值過小，則會使補(bǔ)償電流的紋波過大，從而影響有源電力濾波 器的補(bǔ)償效果。因此電抗器的最小取值應(yīng)主要由主電路幵關(guān)器件所產(chǎn)生的紋波來 決定，電抗器的作用是將其在補(bǔ)償電流上產(chǎn)生的紋波限制在一定范圍內(nèi)。若有源 電力濾波器的實(shí)際輸出電流中偏離指令電流的最大允許值為icmax則：dica2dt maxicmax(1

39、 2 fc)（1.15）由式（2.3）以與式（2.10 ）可得：（1.16）那么：4 icmax fcL udcU m3（1.17）電抗器的最小取值為:LminU m 4 icmax(1.18 )在對有源電力濾波器的參數(shù)進(jìn)行計算時，可根據(jù)式(1.12)和(1.18)并結(jié)合實(shí)際情況對交流側(cè)電抗器的參數(shù)進(jìn)行選取和調(diào)整。但是，從有源電力濾波器工作角度 來講，保證補(bǔ)償電流跟隨指令電流的變化與限制補(bǔ)償電流紋波本身就是矛盾的。 解決辦法是以犧牲限制補(bǔ)償電流中紋波電流為代價，而盡可能首先保證補(bǔ)償電流 跟蹤指令電流的變化，如果補(bǔ)償電流中的紋波過大，可另加紋波濾波裝置。在本文構(gòu)造的系統(tǒng)中，根據(jù)上述公式的計算以與

40、實(shí)驗(yàn)的情況，取平波電抗器 的值為450 H 。2 諧波與無功電流檢測2.1 諧波與無功電流檢測方法現(xiàn)狀有源電力濾波器要能夠動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功，對大小和頻率都變化的諧 波以與變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，準(zhǔn)確而快速地檢測諧波和無功電流是首要環(huán)節(jié)，也 是決定有源電力濾波器補(bǔ)償性能好壞的重要環(huán)節(jié)。 自從有源電力濾波器原理被提 出以來，諧波和無功電流的檢測便引起了廣泛的研究，至今已發(fā)展出提取基波分 量法、基于快速傅立葉變換（FFT）的數(shù)字分析法、自適應(yīng)檢測法和基于瞬時無功功 率理論的諧波檢測法以與在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 p-q 法和 ip-iq 法，這些方法的 核心思想基本上可以歸結(jié)為以下幾類 10 ：（1

41、） 從負(fù)荷電流中提取基波分量和諧波分量，提取基波分量法、基于快速 傅立葉變換都是基于該思想的諧波檢測法 ;（2） 以系統(tǒng)電壓的頻率和相位來獲得所需的補(bǔ)償分量，ip-iq 法便是基于該 思想的諧波檢測方法 ;（3）結(jié)合系統(tǒng)電壓和負(fù)荷電流信息來提取負(fù)荷電流中的諧波分量和無功 分量， p-q 法就是基于該思想的檢測方法。最早的檢測方法是通過模擬電路實(shí)現(xiàn)的，隨著電子技術(shù)和計算機(jī)的發(fā)展，諧 波和無功電流的檢測已被數(shù)字檢測方法所取代。 采用模擬電路來獲取諧波和無功 電流的優(yōu)點(diǎn)是快速、實(shí)現(xiàn)簡單，但是其缺點(diǎn)也是很明顯的。由于模擬濾波器引起 的相位和幅值誤差比較大，而且高精度的模擬濾波器很難設(shè)計，對電網(wǎng)頻率波動

42、 和電路元件參數(shù)十分敏感，因而已極少采用。采用數(shù)字技術(shù)能夠很好地克服模擬 電路檢測技術(shù)固有的缺點(diǎn)，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前常用的諧波和無功 電流檢測方法有：（1 ） 基于傅立葉分析的 FFT 算法。隨著計算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，開始 采用傅立葉分析的方法來檢測諧波和無功電流。 這種方法根據(jù)采集到的一個電源 周期的電流值進(jìn)行FFT分解，得到各次諧波的幅值和相位系數(shù)， 再進(jìn)行FFT反變 換，合成出總的諧波電流。該方法是建立在傅立葉分析的基礎(chǔ)上，因此要求被補(bǔ) 償?shù)牟ㄐ问侵芷谧兓模倚枰獓?yán)格的同步采樣，否則會產(chǎn)生頻譜泄露，帶來 較大誤差。在這種方法中，整個分析周期里各次諧波的幅值和初相位角都

43、被認(rèn)為 是不變的，因此如果電網(wǎng)諧波在該周期里有較大的波動，則會引起較大的檢測誤 差。該方法的缺點(diǎn)是需要測得一個周期的電流值， 且需進(jìn)行兩次變換， 計算量大， 需花費(fèi)較多的計算時間，從而使得檢測方法具有較長時間的延遲，檢測的結(jié)果實(shí) 際上是較長時間前的諧波和無功電流，實(shí)時性不好，只適合于變換緩慢的負(fù)載。（2）同步檢測法。該方法計算系統(tǒng)平均功率，并按一定的規(guī)則在三相內(nèi)平 均分配。它又分為等功率法、 等電流法和等電阻法， 即把補(bǔ)償分量分配到三相去， 分別補(bǔ)償后的每相功率、電流或電阻相等。補(bǔ)償后的電流均為與相電壓同相位的 正弦波，基本消除了無功和諧波成分，并且采用同步測定法的三種途徑，還可以 校正功率因

44、數(shù)，減少線路損耗，平衡線路電流。但是這種方法無法分別產(chǎn)生正序 無功、負(fù)序無功和諧波電流補(bǔ)償信號，因此只能現(xiàn)實(shí)對正序無功、負(fù)序無功和諧 波電流的綜合補(bǔ)償。而且，這種方法需要進(jìn)行較多計算，時間延時大，這些都大 大限制了它的應(yīng)用范圍。（3）瞬時無功功率法?；谒矔r無功功率理論的瞬時空間矢量法是目前有 源電力濾波器中應(yīng)用最廣的一種檢測方法，最早是由日本學(xué)者 Akagi.H 于 1984 年提出的，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)包括 p-q 法和 ip-iq 法。其中， p-q 法適用于電網(wǎng) 電壓對稱且無畸變情況下諧波電流的檢測； ip-iq 法不僅在電網(wǎng)電壓畸變時適用， 在電網(wǎng)電壓不對稱時也同樣有效。 這種理論上可

45、檢測出除基頻分量外的所有高頻 分量，同時可檢測出無功電流分量。在只檢測無功電流時，可以完全無延時的得 出檢測結(jié)果。檢測諧波電流時，因被檢測對象電流中諧波的構(gòu)成和采用濾波器的 不同，會有不同的延時，但延時最多不超過一個電源周期。對于電網(wǎng)中最典型的 諧波源三相橋整流器，其檢測的延時約為 1/6 周期。（4 ） 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)檢測法。近幾年還出現(xiàn)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適 應(yīng)諧波電流檢測法，將電壓作為參考輸入，負(fù)載電流作為原始輸入，從負(fù)載電流 中消去與電壓波形相同的有功分量，得到需要補(bǔ)償?shù)闹C波與無功分量。該自適應(yīng) 檢測法的特點(diǎn)是在電壓波形畸變情況下也具有較好的自適應(yīng)能力，缺點(diǎn)是動態(tài)響 應(yīng)速度較慢。（

46、5 ） 其它檢測算法。主要是指隨著自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展起來的 各種優(yōu)化算法和預(yù)測算法，如小波變換、自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)等。這些智能算法的引 入使得計算精度高，響應(yīng)好，但是，這些方法的現(xiàn)實(shí)，必須通過一系列復(fù)雜計算 過程，計算量大，難在有源電力濾波器工程中應(yīng)用。2.2 傅里葉分析的 FFT 算法基于 FFT 的數(shù)字分析法原理比較簡單，其原理為將檢測到的一個周期的諧波 信號用 FFT 分解，即得到各次諧波的幅值和相位， 從而也得到了各次諧波的表達(dá) 式。采用 FFT 快速算法可以很快檢測到測量波形中的各次諧波， 但這種方法的缺 點(diǎn)是需要一個周期的采樣數(shù)據(jù)，所以具有較大的延時，不能稱為快速檢測方法。

47、目前通用的方法是采用移動窗口方法，即每次得到一個新的數(shù)據(jù)，則剔除一個時 間最早的數(shù)據(jù)， 將新數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)一起構(gòu)成新的數(shù)據(jù)窗， 進(jìn)行 FFT 分析得到各 次諧波。這樣每個采樣點(diǎn)是逐步加入進(jìn)來的，當(dāng)系統(tǒng)諧波含量發(fā)生突變時，必須 經(jīng)過一個周期的測量， FFT 分析得到的基波與諧波才能完全跟上系統(tǒng)諧波的變化。 所以基于 FFT 的數(shù)字分析方法存在一周期的延時。 FFT 方法思路比較簡明，原理 和工作過程十分清晰，對所補(bǔ)償?shù)闹C波可以進(jìn)行有目的選擇，適用于各種情況。但缺點(diǎn)是這種方法由于需要對誤差信號進(jìn)行重構(gòu)，運(yùn)算較為復(fù)雜，故具有一定的 延時，實(shí)施性較差；而且該方法是建立在Fourier分析的基礎(chǔ)上，因此

48、要求被補(bǔ)償?shù)牟ㄐ问侵芷谛宰兓?，否則會帶來較大誤差，所以限制了其使用范圍。2.3 基于三相瞬時無功功率理論的諧波電流檢測231基于a - B坐標(biāo)系下的三相瞬時無功功率理論三相電路瞬時無功功率理論首先于1983年由赤木泰文提出，此后該功率理論體系不斷地得到發(fā)展。赤木泰文提出的三相瞬時無功功率理論也稱作p-q理論iiia，假定所研究的系統(tǒng)為三相三線制系統(tǒng)，三相電流、電壓的瞬時值分別用ib，ic和ea，eb，ec表示，由于為三相三線制系統(tǒng)，所以三相電壓與電流滿足ia+i b+i c=0 ，ea+e b+e c=0。因而三相三線制系統(tǒng)中電流和電壓信號實(shí)際上只有兩 項是獨(dú)立的，為此利用電力系統(tǒng)分析中常用

49、的a- B變換，可以講三相電流、電壓信號變換為正交的a - B坐標(biāo)系中的向量令C則三相電流、電壓信號可以變換為a-B坐標(biāo)系中的向量，即(2.1 )(2.2 )定義瞬時有功功率p和無功功率q為:(2.3)p Fe1?Fie e iqFe1Fie e i其中，定義為二維空間中的向量的交叉運(yùn)算，其定義如下，即(2.4)現(xiàn)在假定系統(tǒng)三相電壓和電流均為正序基波正弦信號時，設(shè)三相電壓、電流分別為：eaEm sin tebEm sin t 2 ,. 3ecEm sin t 23iaImSin tib I mSin t 2 . 3ic Im si nt 23則對應(yīng)的a - B坐標(biāo)系中的向量為iFisin tc

50、os tisin tcos t(2.5)(2.6)(2.7)(2.8)所以得到瞬時有功功率與無功功率為pFe1 ?Fi2 EmI m cOs ,q Fe13Fi 2EmImsin(2.9)令，分別為相電壓和相電流的有效值，得p 3EI cos ， q 3EI sin(2.10 )從式(2.10 )中可以看出，在系統(tǒng)三相電壓和電流均為基波正序電壓和電流時，按照上面定義計算出的瞬時有功功率和無功功率p、q只包含直流分量，且與通常的三相有功功率與無功功率的計算結(jié)果一致。注意到這里計算有功功率和 無功功率只用了一個時刻三相電壓和電流的數(shù)值，因此稱為瞬時有功功率和瞬時20 / 5620 / 56無功功率

51、，而傳統(tǒng)的三相有功功率和無功功率的計算需要一周期的三相電壓與電 流的數(shù)值。所以這種功率計算的方法大大提高了功率計算的速度。在圖2.1所示的a-B平面上，ea,eb和i a,ip分別合成為(旋轉(zhuǎn))電壓矢量 E和 電流矢量I。iqa圖2.1a- B平面上各電壓、電流的矢量232p-q算法假設(shè)三相系統(tǒng)電壓為純基波正序電壓，而三相電流中除基波正序電流外還存在基波負(fù)序電流以與諧波電流，則采用p-q法計算出瞬時有功功率和瞬時無功功率中除含有直流分量外還存在諧波分量，即(2.11 )所以，如果對瞬時有功功率和瞬時無功功率進(jìn)行低通濾波，濾除其中的諧波 分量，則得到瞬時有功功率和瞬時無功功率中的直流分量P1和q

52、。令直流功率分量向量為(2.12 )利用式（2.3）可以求出其中代表基波正序電流的分量，即i fii fiPiPiqiqi(2.i3)再反變換即可得到三相電流中的基波正序分量，即(2.i4)由于三相電流中除了含有基波正序分量、諧波電流分量外還含有基波負(fù)序電 流分量，因此要檢測出諧波分量還需要求出基波負(fù)序電流分量。為此構(gòu)造負(fù)序電 壓分量，即ae3sin tFe2C eb、Emcos t（2.15）eec2利用構(gòu)造的基波負(fù)序電壓向量，同樣計算瞬時有功功率和瞬時無功功率為（2.16）所以，如果對瞬時有功率和瞬時無功功率進(jìn)行低通濾波，濾除其中的諧波分量，則得到瞬時有功功率和瞬時無功功率中的直流分量P2

53、和q2，令直流功率分量向量為（2.17）利用式（2.3）可以求出其中代表基波負(fù)序電流的分量，即.i i fi e ep2i e e p22 2i fie e q2 e e e eq2（2.18）再反變換即可得到三相電流中的基波負(fù)序分量，即仏 CT i f2|Fe2CT:"F：2（2.19 ）.i f2e2 芮2iCf2因此可以求出三相電流中的諧波分量為ahiaaf2bhibibf1ibf2(2.20 )chic令上式中的qo，即可得基波有功電流分量，該分量與被檢測電流相減即可 得同時進(jìn)行無功、諧波補(bǔ)償時的補(bǔ)償分量。由于是通過p、q進(jìn)而求出所需的各種補(bǔ)償分量，因此該方法又稱為 p-q法

54、（見圖2.2 ）。圖2.2 p-q法諧波檢測原理當(dāng)系統(tǒng)三相電壓中不含諧波且為基波正序電壓時，運(yùn)用該方法可以迅速、準(zhǔn)確地檢測出被檢電流中的諧波分量和（或）無功分量，克服了傳統(tǒng)方法中時延長、精度低、無法單獨(dú)提取諧波分量和無功分量等缺點(diǎn)。但是當(dāng)系統(tǒng)電壓波形畸變時，由于e a和e卩均含有諧波，并且B、q不僅是基波電流與基波電壓相作用的結(jié)果， 而且還包含其他同此諧波的電壓和電力相作用的結(jié)果，因此按照式（2.14 ）計算23 / 5623 / 56出的iafl , iaf2 , iaf3也將含有諧波，從而影響諧波檢測的精度，并且電壓波形畸變 越嚴(yán)重，檢測結(jié)果的精度越低。此外，由于該方法無法反映零序分量的大

55、小，因 此該方法不適用于三相四線制系統(tǒng)中的諧波電流檢測。雖然上述方法可以較快檢測出三相三線制系統(tǒng)電流中的諧波分量，但由于求瞬時有功功率和無功功率時為 了求出直流分量采用了濾波，因而必然存在延時，一般地延遲時間約為幾個毫秒。2.3.3 ip-iq 算法在上面介紹的三相三相之系統(tǒng)電流諧波的p-q法快速檢測的精度受電壓質(zhì)量的影響，即如果系統(tǒng)三相電壓中存在負(fù)序分量或諧波分量，則瞬時功率的直流分 兩種可能會包含電壓的負(fù)序分量或諧波分量與電流中負(fù)序分量或諧波分量作用 的結(jié)果，在此情況下，上面介紹的諧波檢測方法就會存在誤差。為了克服三相電 壓存在的負(fù)序分量或諧波分量的不足，我們可以采用添加虛擬正序電壓向量或負(fù) 序電壓向量代替真實(shí)的電壓向量，從而提高三相電流諧波檢測的精度。具體的做 法如下。在a- B坐標(biāo)系內(nèi)構(gòu)造虛擬單位正序電壓向量 Fei和虛擬單位負(fù)序電壓分量 Fe2， 即(2.21 )利用上述電壓分量分別與a - B坐標(biāo)系內(nèi)電流向量計算瞬時有功功率和瞬時無(2.22 )(2.23 )功功率，即P2Fe2?FiP2P2q2F e2 F iq2q2對式（2.22