文档介绍：高通和低通滤波器对谐波检测电路检测
摘要从基于瞬时无功功率理论的一种谐波电流检测方法,推出了采用高通和低通滤波器的两种谐波电流检测电路。利用MATLAB仿真软件建立了相应的仿真电路,并就滤波器对谐波电流检测电路检测效果的影响进行了仿真研究,同时对两种电路的性能进行了对比,结果表明,滤波器的截止频率、阶数和类型对检测电路的动态响应过程、检测精度都有很大影响。谐波电流检测电路采用低通滤波器,无论从设计上还是从检测效果都有优势。
关键词:有源电力滤波器瞬时无功功率理论谐波检测滤波器
A Study about Influence of High and Low Pass Filters on
Detecting Effect of Harmonics Detection Circuits
Wang Qun Yao Weizheng Wang Zhaoan
(Xi'an Jiaotong University 710049 China)
Abstract Two circuits using high pass and low pass filters are obtained by introducing a detecting approach of harmonic currents based on the instantaneous reactive power simulation circuits are built by MATLAB simulation software, simulation studies about the influence of the filters in the detecting circuit on their detecting effect are carried out and,at the same time,the performances of two circuits results show that the dynamic response and the detecting precision can greatly be influenced by the cut-off frequencies,the order and t
he type of the filters,and that the circuit containing LPF is better than the one containing HPF in both design and detecting effect.
Keywords:Active power filter Instantaneous reactive power theory Harmonic detection Filter
1 引言
有源电力滤波器(APF——Active Power Filter)是近年来发展起来的一种抑制电网谐波的先进手段[1]。为了进一步提高性能,有必要对其各个组成部分做深入研究。
根据基本原理,APF在工作时首先必须通过某种谐波检测方法来获取谐波补偿的指令信号,然后由这个指令信号去控制PWM主电路,从而输出所需要的谐波补偿信号来抵消电网中谐波负载所产生的谐波,达到谐波(和无功功率)补偿的目的。显然,谐波补偿效果与APF所采用的谐波检测方法有很大关系。目前在APF(特别是三相APF)中采用最多的谐波检测方法是基于瞬时无功功率理论的方法[1~3]。尽管它们比传统谐波检测方法有很大改进,但是谐波检测效果实际上与检测电路中采用的高通滤波器(HPF)或低通滤波器(LPF)性能有很大关系。这一问题在以往研究中并没有引起人们足够重视[2~4],从而影响了对基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法的认识。本文通过讨论基于瞬时无功功率理论的一种谐波电流检测方法,推出了采用HPF和LPF的两种谐波电流检测电路。利用MATLAB仿真软件,就HPF和LPF对检测电路的影响进行了对比研究。结果不仅证明了滤波器的类型、截止频率和阶数选取,对基于瞬时无功功率理论的谐波检测电路的动态响应过程和谐波检测精度有很大影响,而且说明了采用低通滤波器的谐波检测电路无论从设计制造上还是从动态响应过程和检测精度方面都有优势。
2 一种基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法
根据瞬时无功功率理论,通过分离出三相电流中的有功和无功电流就能获得谐波电流[4]。这种方法可以被推导如下。
设三相电路各相瞬时电压和电流为ua、ub、uc和ia、ib、ic,则三相电流中的有功电流ip和无功电流iq分别为[3]
式中 C32——三相到两