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      一種改進的FBD諧波電流檢測方法研究

      2013-09-22 09:12:10,,
      電氣傳動 2013年12期
      關(guān)鍵詞:低通濾波器鎖相環(huán)磁鏈

      ,,

      (1.廣西龍江電力開發(fā)有限責任公司,廣西河池 547000;2.山東電力設備有限公司,山東濟南 250022;3.廣東電網(wǎng)公司韶關(guān)供電局,廣東韶關(guān) 512026)

      FBD法是近些年國外學者提出的一種新的時域檢測方法?;趥鹘y(tǒng)的瞬時無功功率理論的諧波電流檢測和傳統(tǒng)的FBD法諧波電流檢測均用到了鎖相環(huán)和低通濾波器,而這兩者的使用會使諧波檢測的實時性變差。因此本文提出一種新型的FBD諧波電流檢測方法,該方法無需鎖相環(huán)和低通濾波器,而且改進后的FBD法相比傳統(tǒng)的瞬時無功功率理論的諧波電流檢測和傳統(tǒng)的FBD法諧波電流檢測動態(tài)性能要好。Matlab仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。

      1 FBD檢測原理

      FBD法是屬于時域法范疇的檢測方法。FBD法具有良好的實時性,可以應用于單相或多相電路的無功和諧波電流的檢測。FBD法是用理想電導元件來等效實際電路中的負載,即認為這個等效電導消耗掉電路中的所有功率,并由此來分解電流。圖1為采用FBD法等效的m相實際電路[1-8]。

      圖1 FBD法m相等效電路Fig.1 The m-phase equivalent circuit of FBD method

      圖1中,系統(tǒng)中電壓矢量為:u=(u1,u2,…,um)T=;系統(tǒng)中電流矢量為:i=(i1,i2,…,im)T;電壓和電流矢量中所包含的元素均為瞬時值。負載電流中的有功電流分量為:i1p,i2p,…,imp;負載電流中零功率電流為:i1z,i2z,…,imz;第m相電源系統(tǒng)輸出的瞬時功率為:pm(t)。相關(guān)定義如下:

      瞬時功率為

      瞬時總電壓為

      等效有功電導為

      等效有功電導Gp(t)的直流分量Gp為

      定義線性有功電流為

      則等效無功電導為

      式中:uq為滯后系統(tǒng)電源電壓90°的無功電壓。

      等效無功電導Gq(t)的直流分量Gq為

      定義線性無功電流為

      則系統(tǒng)中的諧波電流分量為

      2 傳統(tǒng)FBD檢測算法

      在傳統(tǒng)的FBD法和ip-iq法的檢測諧波電流中[9-13],都使用了鎖相環(huán)輸出的與A相電壓同相位的正弦、余弦信號?;趇p-iq法和傳統(tǒng)FBD法的檢測諧波原理圖如圖2和圖3所示。

      圖2 ip-iq法檢測諧波原理圖Fig.2 Schematic diagram ofip-iqharmonics detection method

      圖3 傳統(tǒng)FBD法檢測諧波原理圖Fig.3 Schematic diagram of FBD harmonics detection method

      為簡化分析,假設系統(tǒng)三相參考電源電壓為

      設ia,ib,ic分別為A,B,C三相的負載電流,在ip-iq法中只用于補諧波時,即:

      其中

      ip(t),iq(t)經(jīng)過LPF后就可以得到其直流分量ip,iq,

      當系統(tǒng)只補諧波電流時,求得iaf,ibf,icf為

      當系統(tǒng)需同時補無功和諧波電流時,只需把iq電流通道斷開即可,即:

      FBD法只用于補諧波時:

      通過對比式(11)、式(14)可得:

      Gp(t),Gq(t)經(jīng)過LPF后就可以得到其直流分量Gp,Gq為

      進而可以得到所需基波電流為

      當系統(tǒng)需同時補無功和諧波電流時,只需把

      Gq通道斷開即可,即:

      通過觀察對比式(12)和式(17),以及式(13)和式(18)可以看出,這兩種諧波電流檢測方法所得出的結(jié)果是一致的。所以傳統(tǒng)的FBD法具有與ip-iq一樣的檢測效果。

      在FBD算法中能夠很容易地檢測出來某指定次數(shù)的諧波電流,比如若要檢測出第m次諧波電流,即:

      設m次諧波的有功電壓為

      m次諧波的無功電壓為

      然后重復上述的計算過程即可求出所需的諧波分量。

      3 改進的FBD檢測算法

      通過上面的分析可知,傳統(tǒng)的FBD法和ip-iq法在進行諧波檢測時需要用到鎖相環(huán)和低通濾波器,然而兩者會對諧波檢測造成一定的延時,且當電網(wǎng)電壓波動較嚴重時,鎖相環(huán)就不能夠準確地鎖住A相電壓的相位,進而造成檢測結(jié)果的不準確。所以本文提出一種無需鎖相環(huán)和低通濾波器的改進型FBD諧波檢測算法,該諧波檢測方法是基于虛擬磁鏈觀測方法的基礎上,通過電網(wǎng)虛擬磁鏈角與電網(wǎng)三相電壓相位之間的關(guān)系重構(gòu)出單位幅值的三相電壓,從而省去了電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)節(jié)。改進型FBD諧波檢測原理框圖如圖4所示[14-18]。

      圖4 新型的FBD諧波電流檢測算法Fig.4 Improved FBD harmonic detecting method

      3.1 基于虛擬磁鏈的無鎖相環(huán)控制

      本改進FBD諧波檢測方法實現(xiàn)無鎖相環(huán)的核心是得到虛擬磁鏈矢量Ψ的空間位置角θ。由電壓矢量e與旋轉(zhuǎn)虛擬磁鏈矢量Ψ的關(guān)系:Ψ=∫edt,可以得出αβ坐標系中電網(wǎng)側(cè)的磁鏈為

      式中:eα,eβ分別為三相系統(tǒng)電壓矢量在α,β軸上的分量;Ψα,Ψβ分別為虛擬磁鏈矢量Ψ在α,β軸上的分量。則可得:

      因此θ為

      定義電壓矢量幅角為φe。由于電壓矢量e在旋轉(zhuǎn)坐標系中是按照角速度ω逆時針旋轉(zhuǎn)的,所以可以得出φe與ω的關(guān)系為

      進而可得虛擬磁鏈角θ與A相電壓相位ωt的關(guān)系為:ωt=θ+π;可以重構(gòu)出來的單位幅值的三相電源電壓如下:

      3.2 基于積分的低通濾波控制

      積分具有低通濾波器的特性,系統(tǒng)中的諧波在經(jīng)過純積分器后,K次諧波電壓的幅值以基波的K倍衰減,對于高次諧波有一定的濾除作用。

      而在本文中積分的輸入是三相電路的瞬時功率,通過積分環(huán)節(jié)后即得到3項瞬時功率的平均值,而瞬時功率平均值即為負載電流中基波電流正序分量的瞬時功率,所以通過積分環(huán)節(jié)后即把高次諧波電流分量的功率分量進行了濾除。

      如果用純積分的方法計算因存在積分初值問題,會造成一定的偏差,若輸入正弦信號的峰值不是初值的話,就會在積分出來的余弦信號上疊加一個直流分量,這會很容易造成積分器飽和現(xiàn)象。

      在傳統(tǒng)的解決純積分器所帶來的初值問題中,經(jīng)常會使用一階慣性濾波器1/(s+ωf),來代替,從一階慣性LPF的公式來看,當輸入的頻率ω遠大于ωf時,此時才能夠等效為,但為了使直流分量的衰減不至于太慢,所以要求ωf不能很小,要有一定值;因此一階慣性LPF就存在一定的矛盾:要使直流分量衰減,則ωf必須保持定值;要近似等效為純積分器就要使ωf遠小于ω。

      因此本文采用2個低通濾波器來替代純積分器[19],可以使得幅值和相角無偏差。即:

      正弦信號sin(ωct)經(jīng)純積分環(huán)節(jié)后會得到一個幅值為原來幅值1/ωc且相位滯后90°的余弦信號。采用2個低通濾波器級聯(lián)相乘后,為了使其具有相同的時間常數(shù),使其具有積分的效果。則根據(jù)相角條件可得:

      根據(jù)幅值無衰減可得:

      由此可得:

      圖5所示為給出的正弦信號經(jīng)純積分環(huán)節(jié)和2個一階低通濾波器環(huán)節(jié)的結(jié)果。圖5a為輸入的正弦信號,圖5b為分別經(jīng)過2個環(huán)節(jié)后的結(jié)果比較,從圖5b中可以看出純積分環(huán)節(jié)發(fā)生了直流偏移現(xiàn)象。且圖5b中2個波形實際的幅值都衰減為原來幅值的,所以在圖5b中所觀察的2個信號為都乘314后的。

      圖5 兩種觀測器性能比較Fig.5 Comparison of the two observers

      4 仿真分析及結(jié)論

      為了驗證所提出的改進型FBD法諧波檢測方法的實時性與有效性,進行了仿真分析,仿真參數(shù)如下:A相電壓=(220∠0°)V,B相電壓=(220∠-120°)V,C相電壓=(220∠120°)V,負載電阻R=8Ω,負載電感L=1 mH。虛擬磁鏈定向角如圖6所示;采用3種方法檢測出的基波正序電流如圖7所示。

      為了體現(xiàn)改進型FBD檢測方法在電網(wǎng)電壓畸變時的檢測性能,在0.1 s時向三相電網(wǎng)電壓上加入3次和5次諧波電壓;圖8即為改進型FBD法在電網(wǎng)電壓畸變情況下的仿真結(jié)果,從圖8中可以看出所提出的改進型FBD檢測方法仍能夠準確地檢測出基波正序電流。

      圖6 虛擬磁鏈定向角Fig.6 Virtual flux orientation angle

      圖7 采用3種方法檢測出的基波正序電流Fig.7 Fundamental positive sequence currents detected by the three methods

      圖8 基于改進型FBD檢測算法的仿真結(jié)果Fig.8 Simulation results with the improved FBD harmonic detecting algorithm

      利用Matlab對負載電流中的5次和7次諧波電流分量進行仿真,從圖9中可以看出,F(xiàn)BD法能夠準確地檢測出5次和7次諧波,負載電流中5次和7次諧波電流分量分別為16.08 A和8.12 A。

      圖9 FBD指定次數(shù)諧波電流檢測Fig.9 Selected harmonic detection by FBD method

      本文提出了基于虛擬磁鏈觀測的無鎖相環(huán)FBD改進諧波檢測算法,并用2個一階低通濾波器來取代檢測算法當中的純積分環(huán)節(jié),通過仿真驗證該方法能夠很好地解決純積分環(huán)節(jié)造成的幅值衰減和相移問題,同時也提高了改進FBD諧波檢測算法的精度。

      [1]陳峻嶺,姜新建,孫卓,等.基于FBD法的三相電力系統(tǒng)電流檢測方法的應用[J].電力系統(tǒng)自動化,2004:28(24):23-27.

      [2]王杰,申張亮.基于FBD法的四相輸電系統(tǒng)電流檢測方法[J].中國電機工程學報,2007,27(22):87-93.

      [3]康靜,鄭建勇,曾偉,等.FBD法在三相四線制系統(tǒng)電流實時檢測中應用[J].電力自動化設備,2006,26(8):36-39.

      [4]伏祥運,代鵬.FBD功率理論在無功補償器控制中的應用[J].江蘇電機工程,2009,28(1):39-42.

      [5]丁祖軍,鄭建勇,胡敏強,等.FBD算法電流檢測的滯后誤差建模[J].電工技術(shù)學報,2008,23(2):133-137.

      [6]程瓊,鄭建勇.三相電力系統(tǒng)電流檢測方法FBD法的研究[J].湖北工業(yè)大學學報,2008,23(1):49-52.

      [7]伏祥運,王建賾,紀延超.不對稱系統(tǒng)中基于FBD理論的無功電流快速檢測方法[J].電力自動化設備,2007,27(3):30-33.

      [8]劉宏超,呂勝民,張春暉,等.采用FBD電流檢測法的三相四線法APF[J].電力自動化設備,2010,30(1):45-48.

      [9]王杰,申張亮.基于FBD諧波檢測方法的有源電力濾波器系統(tǒng)設計[J].電工電氣,2010(8):9-13.

      [10]黃宇淇,孫卓,姜新建,等.FBD法及復合控制在有源濾波器中的應用[J].電力系統(tǒng)自動化,2006,30(7):65-68.

      [11]陳娟,鄭建勇,丁祖軍,等.p-q-r法與FBD法在三相四線制系統(tǒng)諧波電流檢測中的對比[J].電力自動化設備,2007,27(11):30-33.

      [12]吳峰,鄭建勇,梅軍.諧波電流檢測技術(shù)的理論與FBD法仿真試驗研究[J].低壓電器,2011(15):45-50.

      [13]時國平,許衛(wèi)兵,王長春.基于FBD法的三相四橋臂APF的研究[J].自動化與儀器儀表,2010(5):22-24.

      [14]Xu Y,Tolbert L M,Chiasson J N,et al.A Generalised Instantaneous Non-active Power Theory for Statcom[J].IET Electr.Power Appl.,2007,1(6):853-861.

      [15]Rafael Ordo?ez,Roberto Morales,Charif Karimi.Three-phase Active Power Filter Under Non-sinusoidal Voltage Conditions:2009 International Conference on Electrical[C]//Communications,and Computers,2009:69-73.

      [16]Helmo K M Paredes,F(xiàn)ernando P Maraf?o,Luiz C P da Silva.A Comparative Analysis of FBD,PQandCPTCurrentDecompositions-Part I:Three-phase Three-wire Systems[C]//2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference,June 28th-July 2nd,Bucharest,Romania,2009.

      [17]YANG Chao,HUANG Qingxiu,ZHOU Jiangman.Research of Hybrid Active Power Filter Based on FBD Method Detection[C]//IEEE,2011:4205-4208.

      [18]Helmo K M Paredes,F(xiàn)ernando P Maraf?o,Luiz C P da Silva.A Comparative Analysis of FBD,PQ and CPT Current Decompositions-part II:Three-phase Four-wire Systems[C]//2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference,June 28th-July 2nd,Bucharest,Romania,2009.

      [19]吳軒欽,譚國俊,張倩倩,等.新穎虛擬電網(wǎng)磁鏈在有源濾波器中的應用[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報,2010,22(6):77-82.

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