一种改进的谐波检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网谐波检测与有功无功电流处理，涉及到微网的稳定性，具体涉及 一种改进的谐波检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着微电网概念的提出，分布式电源技术的快速发展，使得传统的电力系统有了 很大的变革，电力系统变得更加复杂，与此同时对电网的电能质量有了更高的要求。通常通 过ip-iq检测方法对电网的谐波进行检测，从而获取瞬时有功电流和瞬时无功电流。ip-iq 检测方法实际上是有p-q检测方法演变而来的，这种方法需要获取电网电压的相位信息， 根据相位信息算出相应的正弦信号sin ω t和余弦信号-cos ω t，这里相位的获取就是通过 锁相环得到，根据瞬时无功功率理论，能够计算出瞬时有功ip、瞬时无功iq，ip、iq经过低 通滤波器滤波后可以能够得到他们的直流分量，这里的直流分量是有三相基波电流产生 的，因此对直流分量进行反变换可以计算出三相基波电流，三相电流减去三相基波电流就 可以得到谐波电流，从而达到检测谐波的目的。但是利用PLL锁相环获取电网电压相位信 息时候存在电网电压畸变问题，若电网电压畸变则锁相环就不能正确的检测到电压正序分 量的相位，因此就不能准确的获取基波正序有功电流。
[0003] 综上所述，现有技术中存在如下技术问题：随着电力电子等非线性变流装置的大 量使用，给点力系统带来了严重的谐波污染，造成了很大的电能损耗，威胁电网的稳定运 行。因此必须对谐波进行有效的检测处理。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种改进的谐波检测方法，解决当电网电压发生畸变锁相 环不能正确的检测其电压相位信息，从而导致不能准确的获取基波有功电流。
[0005] 当电网电压存在畸变时，要求能够准确的获取基波正序有功电流，针对以上上述 现有技术问题和发明目的，本发明提出一种改进的谐波检测方法，包括如下步骤：
[0006] (1)电网电压检测是否存在畸变现象；
[0007] (2)当检测到畸变现象时，对检测到的畸变现象进行预处理；
[0008] (3)对电压进行取样；
[0009] (4)步骤（3)中得到的与电网电压同步的方波信号，作为鉴相器的输入；
[0010] (5)通过鉴相器，低通滤波和函数发生器组成一个锁相环电路。
[0011] 进一步地，步骤（1)中，电网电压通过传感器以及DSP处理器进行畸变现象的检 测。
[0012] 进一步地，当环路锁定时，输出正弦波与电网电压同步。
[0013] 进一步地，步骤（1)中，采用瞬时无功功率理论的谐波电流、无功电流（ip-iq)检 测方法或p-q检测方法，完成对谐波的检测处理。
[0014] 进一步地，步骤（3)中，电压取样才去PLL锁相环检测电压相位信息。
[0015] 进一步地，计算瞬时有功电流和瞬时无功电流iq的ip-iq检测方法包括如下步 骤：
[0016] a.采集电网电压的相位信息；
[0017] b.根据相位信息算出相应的正弦信号sin ω t余弦信号-cos ω t，相位信息可有锁 相环得到；
[0018] c.计算出瞬时有功ip，瞬时无功iq，
[0019] d. ip、iq经过低通滤波器滤波后得到他们的直流分量$ .Π
[0020] e.计算出形影的基波电流iaf、ibf、icf;
[0021 ] f.三相电流减去三相几波电流得到三相谐波电流iaf、ibh、ich。
[0022] 进一步地，通过ip-iq检测方法对电网的谐波进行检测，从而获取瞬时有功电流 和瞬时无功电流。
[0023] 进一步地，p_q检测方法包括如下步骤：
[0024] 1)获取电网电压的相位信息；
[0025] 2)根据相位信息算出相应的正弦信号sin cot和余弦信号-coscot ;
[0026] 3)计算出瞬时有功ip、瞬时无功iq ;
[0027] 4) ip、iq经过低通滤波器滤波后得到他们的直流分量；
[0028] 5)计算出三相基波电流；
[0029] 6)三相电流减去三相基波电流得到谐波电流，从而达到检测谐波的目的。
[0030] 进一步地，步骤d中ip 1 ip是由三相基波电流产生，步骤e中经过反变换进行 计算。
[0031] 进一步地，步骤1)中相位通过锁相环得到，步骤3)中根据瞬时无功功率理论计 算，步骤4)中直流分量是有三相基波电流产生的，步骤5)中对直流分量进行反变换计算出 三相基波电流。
[0032] 与目前现有技术相比，本发明在传统PLL锁相环检测电压相位信息的电压取样环 节前通过传感器以及DSP对电网电压进行畸变检测然后进行预处理，进而解决当电源电压 存在畸变时，锁相环检测到的相位不是电压正序分量的相位而导致不能准确的获得基波正 序有功电流的问题。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的方案流程图。
[0034] 图2为ip-iq谐波检测方法原理图。
【具体实施方式】
[0035] 下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实 施例。
[0036] 参照图1，在一个优选实施例中，电网电压通过传感器以及DSP处理器检测到是否 存在畸变现象，并对检测到的畸变现象进行预处理，然后对电压进行取样，得到与电网电压 同步的方波信号，作为鉴相器的输入。通过鉴相器，低通滤波和函数发生器组成一个锁相环 电路。当环路锁定时，输出正弦波与电网电压同步。优选通过ip-iq检测方法即瞬时无功 功率理论的谐波检测方法，完成对谐波的检测处理。
[0037] 以瞬时无功功率理论为基础的谐波电流、无功电流的检测方法有两种：一种是计 算瞬时有功功率P和瞬时无功功率q的P_q法，另一种是计算瞬时有功电流和瞬时无功电 流iq的ip-iq法。ip-iq谐波检测法实际是由p-q检测法派生出来的一种方法。图2是 ip-iq谐波检测方法的原理框图，这种方法需要用到电网电压的相位信息，根据相位信息算 出相应的正弦信号sin ω t余弦信号-cos ω t，相位信息可有锁相环得到。根据瞬时无功功 率理论，能够计算出瞬时有功ip，瞬时无功iq、ip、iq经过低通滤波器滤波后可以能够得到 他们的直流分量这里的是由三相基波电流产生的，因此他们经过 反变换，可以计算出形影的基波电流iaf、ibf、U，三相电流减去三相几波电流就可以得到三 相谐波电流iaf、ibh、U。
[0038] 通过ip-iq检测方法对电网的谐波进行检测，从而获取瞬时有功电流和瞬时无功 电流。ip-iq检测方法实际上是有P-q检测方法演变而来的，这种方法需要获取电网电压 的相位信息，根据相位信息算出相应的正弦信号sin ω t和余弦信号-cos ω t，这里相位的 获取就是通过锁相环得到，根据瞬时无功功率理论，能够计算出瞬时有功ip、瞬时无功iq， ip、iq经过低通滤波器滤波后可以能够得到他们的直流分量，这里的直流分量是有三相基 波电流产生的，因此对直流分量进行反变换可以计算出三相基波电流，三相电流减去三相 基波电流就可以得到谐波电流，从而达到检测谐波的目的。这里通过传感器检测电网电压 通过DSP处理器，获取电网电压信号是否发生畸变，如果发生畸变要对电网电压进行预处 理，得到与电网电压同步的方波信号，作为鉴相器的输入。通过鉴相器，低通滤波和函数发 生器组成一个锁相环电路。当环路锁定时，输出正弦波与电网电压同步。
[0039] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用 于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种改进的谐波检测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 电网电压检测是否存在畸变现象； (2) 当检测到畸变现象时，对检测到的畸变现象进行预处理； (3) 对电压进行取样； (4) 步骤（3)中得到的与电网电压同步的方波信号，作为鉴相器的输入； (5) 通过鉴相器，低通滤波和函数发生器组成一个锁相环电路。2. 如权利要求1所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，步骤⑴中，电网电压通过 传感器以及DSP处理器进行畸变现象的检测。3. 如权利要求1和2所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，当环路锁定时，输出正 弦波与电网电压同步。4. 如权利要求1-3中任一项所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，步骤（1)中，采 用瞬时无功功率理论的谐波电流、无功电流（ip-iq)检测方法或ρ-q检测方法，完成对谐波 的检测处理。5. 如权利要求1-4中任一项所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，步骤（3)中，电 压取样才去PLL锁相环检测电压相位信息。6. 如权利要求4所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，计算瞬时有功电流和瞬时 无功电流iq的ip-iq检测方法包括如下步骤： a. 采集电网电压的相位信息； b. 根据相位信息算出相应的正弦信号sin ω t余弦信号-cos ω t，相位信息可有锁相环 得到； c. 计算出瞬时有功ip，瞬时无功iq， d. ip、iq经过低通滤波器滤波后得到他们的直流分量·^、1^·; e. 计算出形影的基波电流:^、:^、:^; f. 三相电流减去三相几波电流得到三相谐波电流iaf、ibh、ich。7. 如权利要求4和6所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，通过ip-iq检测方法对 电网的谐波进行检测，从而获取瞬时有功电流和瞬时无功电流。8. 如权利要求4所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，p-q检测方法包括如下步 骤： 1) 获取电网电压的相位信息； 2) 根据相位信息算出相应的正弦信号sincot和余弦信号-coscot ; 3) 计算出瞬时有功ip、瞬时无功iq ; 4. ip、iq经过低通滤波器滤波后得到他们的直流分量； 5) 计算出三相基波电流； 6) 三相电流减去三相基波电流得到谐波电流，从而达到检测谐波的目的。9. 如权利要求6和7所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，步骤d中i?是 由三相基波电流产生，步骤e中经过反变换进行计算。10. 如权利要求8所述的改进的谐波检测方法，其特征在于，步骤1)中相位通过锁相环 得到， 步骤3)中根据瞬时无功功率理论计算，步骤4)中直流分量是有三相基波电流产生的， 步骤5)中对直流分量进行反变换计算出三相基波电流。
【专利摘要】本发明涉及一种改进的谐波检测方法，包括如下步骤：电网电压检测是否存在畸变现象；当检测到畸变现象时，对检测到的畸变现象进行预处理；对电压进行取样；得到的与电网电压同步的方波信号，作为鉴相器的输入；通过鉴相器，低通滤波和函数发生器组成一个锁相环电路。本发明在传统PLL锁相环检测电压相位信息的电压取样环节前通过传感器以及DSP对电网电压进行畸变检测然后进行预处理，进而解决当电源电压存在畸变时，锁相环检测到的相位不是电压正序分量的相位而导致不能准确的获得基波正序有功电流的问题。
【IPC分类】G01R23/16
【公开号】CN105353214
【申请号】CN201510976206
【发明人】江明, 王元, 高文根, 田震, 王宗跃, 陈亚新
【申请人】安徽工程大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月22日