徐 偉 吳祥飛

（1.浙江省醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院 2.浙江理工大學(xué)）

0 引言

隨著社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平提升以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大量的電子產(chǎn)品和電器產(chǎn)品涌入人們的生活，使得人們對電力能源的消耗不斷加劇，為電力行業(yè)的電力系統(tǒng)帶來巨大的壓力。在這一背景下，電力行業(yè)也開始進(jìn)行電力系統(tǒng)的升級和自動(dòng)化控制相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，以期滿足當(dāng)前電力市場當(dāng)中對電力能源的需求。諧波是電力領(lǐng)域當(dāng)中電力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的，其會(huì)對電能的傳輸質(zhì)量以及安全性與傳輸穩(wěn)定性帶來極大的影響，尤其在設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行非電能消耗的加大，造成電力能源傳輸過程中的浪費(fèi)。目前在電力系統(tǒng)當(dāng)中用于諧波抑制的方法和技術(shù)設(shè)備很多，有效性較高的是有源電力濾波器，有源電力濾波器具有自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和諧波抑制的優(yōu)勢，能夠有效地抑制諧波對電力系統(tǒng)電網(wǎng)電能傳輸質(zhì)量的影響。諧波電流檢測是有源濾波器的核心技術(shù)，其所能起到的作用能夠直接影響對諧波的抑制效果。當(dāng)前，電力企業(yè)當(dāng)中，對于單相供電電路的有源電力濾波器諧波電流檢測已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)無功功率、鑒相原理等算法的應(yīng)用，但從現(xiàn)代城市電網(wǎng)運(yùn)行需求和電力能源傳輸穩(wěn)定性需求角度來講，這些算法已經(jīng)逐漸無法滿足電力能源在電網(wǎng)和電力系統(tǒng)電能傳輸中所產(chǎn)生諧波的準(zhǔn)確計(jì)算需求，尤其在不斷增大的電力能源需求和電力系統(tǒng)技術(shù)性不斷創(chuàng)新與設(shè)備的不斷更新基礎(chǔ)上，其算法的整體應(yīng)用效果已經(jīng)低于電力能源傳輸中諧波的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)要求，在精度上也不再適用現(xiàn)代電網(wǎng)和電力系統(tǒng)對諧波的檢測。

1 有源電力濾波器的諧波電流檢測原理

有源電力濾波器由于其具有較高的精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確性而常被用于動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功，是屬于較為新型的電力電子設(shè)備，其能夠有效地抑制大小和頻率同時(shí)發(fā)生變化的諧波電流。其原理構(gòu)成主要包括了指令運(yùn)算電流電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路。從學(xué)術(shù)角度來講，指令運(yùn)算電流電路所采用的是基于瞬時(shí)無功功率理論的算法來提取諧波并以此為依據(jù)產(chǎn)生相對應(yīng)的電流指令，而補(bǔ)償電流發(fā)生電路在接收到指令運(yùn)算電流電路所傳送的指令后，使用較高水平的智能控制方式進(jìn)行電流指令的接收并產(chǎn)生補(bǔ)償電流，如此就能夠起到諧波的抑制作用［1］。

在單相供電電路當(dāng)中，使用有源電力濾波器通過諧波電流檢測能夠?qū)⑵渌蛛x出的諧波做出準(zhǔn)確的檢測，針對檢測的結(jié)果進(jìn)行指令的生成，并以此為依據(jù)進(jìn)行處理控制辦法的選擇，針對逆變模塊所產(chǎn)生的諧波電流按照其大小和傳輸方向產(chǎn)生相反的分量，進(jìn)而達(dá)到抑制諧波電流的目的。以并聯(lián)型有源電力濾波器為例其原理如圖1所示：

通過原理圖是可以看出，電網(wǎng)的電流如果產(chǎn)生了非線性的負(fù)載狀態(tài)，會(huì)引起負(fù)載電流產(chǎn)生畸變，由此就會(huì)生成基波、諧波，這也可以看出諧波頻率是基波頻率的整數(shù)倍，而在有源電力濾波器對諧波檢測并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償后，電網(wǎng)電流當(dāng)中就只含有基波分量，由此可知，通過有源電力濾波器諧波檢測能夠針對諧波分量產(chǎn)生相應(yīng)的計(jì)算指令，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行諧波功率的補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)諧波電流的補(bǔ)償。

2 有源電力濾波器諧波電流檢測中的影響因素

2.1 諧波電流檢測位置帶來的影響

按照有源電力濾波器諧波電流檢測過程中應(yīng)用的算法顯示不同諧波電流檢測位置的有源電力濾波器諧波電流檢測效果也存在著差異。按照當(dāng)前所常會(huì)出現(xiàn)的負(fù)載側(cè)諧波檢測來講，電流互感器通常會(huì)設(shè)置在負(fù)載側(cè)，主要目的在于對負(fù)載中存在的諧波進(jìn)行檢測，并按照其結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行電流信息參數(shù)的傳送，由有源電力濾波器進(jìn)行電流數(shù)據(jù)的計(jì)算，再提取相應(yīng)的補(bǔ)償諧波電流，通過計(jì)算指令發(fā)出補(bǔ)償電流，進(jìn)而消除負(fù)載向電網(wǎng)中注入的諧波電流，大多數(shù)電力企業(yè)對于負(fù)載測未知的諧波電流控制通常會(huì)采用雙閉環(huán)式控制策略，其中所必須要注意的是，在有源電力濾波器做出諧波補(bǔ)償時(shí)，需要進(jìn)行直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，可以應(yīng)用外環(huán)進(jìn)行直流電壓穩(wěn)定性的有效控制，再利用內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)做出補(bǔ)償電流的輸出，根據(jù)其負(fù)載側(cè)所檢測到的負(fù)載電流進(jìn)行延遲構(gòu)造的獲取，使電流經(jīng)過變換后獲取負(fù)載電流的輸出軸分量，如此，電網(wǎng)電壓初始相位會(huì)經(jīng)過低通濾波器之后得到負(fù)載電流中的基波電流軸分量，然后根據(jù)變換后所獲取的負(fù)載電流分量，輔以直流電壓的誤差調(diào)節(jié)輸出，通過反變換后獲取基波的電流值，并由此來獲取負(fù)載電流當(dāng)中其他電流的分量。這就可以獲得諧波的電流分量，針對這一結(jié)果通過直流側(cè)電壓穩(wěn)定的基波電流分量實(shí)現(xiàn)對電流調(diào)節(jié)器調(diào)制波信號的獲取，最終進(jìn)行電路中諧波電流補(bǔ)償效果的達(dá)成。［2］。

而電網(wǎng)側(cè)諧波電流檢測位置下的有源電力濾波器在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中電流的補(bǔ)償實(shí)際狀況則顯得不同，例如補(bǔ)償之后電網(wǎng)電流的總諧波系數(shù)和電流的大小都存在著一定的差異，這也就說明了不同位置的諧波電流檢測會(huì)產(chǎn)生不同的效果［3］。

2.2 諧波電流檢測算法帶來的影響

有源電力濾波器應(yīng)用到諧波電流檢測算法可以利用自適應(yīng)諧波電流檢測舉例來說明，首先要解釋自適應(yīng)干擾對消原理，其是諧波電流檢測算法中較為常用的理論原理，通常，其主要的依據(jù)在于利用自適應(yīng)干擾對消原理在信號處理過程中采用這一信號檢測可以假設(shè)檢測系統(tǒng)中存在兩個(gè)信號，即原始信號和參考信號［4］。原始信號和參考信號會(huì)產(chǎn)生互相干擾，并經(jīng)過自適應(yīng)濾波器后得到處理并實(shí)現(xiàn)相互抵消，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)參考信號當(dāng)中有效信號分離目的，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)有源電力濾波器參數(shù)的調(diào)節(jié)，其抵消原理如圖2所示：

從這一過程可以得出，有源濾波器自適應(yīng)諧波電流檢測結(jié)構(gòu)是進(jìn)行非線性負(fù)載電流為原始輸入的假設(shè)，在參考輸入信號與原始信號相抵消后的數(shù)據(jù)分析中，根據(jù)對比分析，最終得到所需要的諧波電流參數(shù)的權(quán)值大小或能夠根據(jù)算法在線調(diào)整，由此也可以看出，通過全職梯度估值的負(fù)方向調(diào)整后，于不同算法在線調(diào)整后所得到的輸出信號產(chǎn)生的諧波電流值也會(huì)存在微小的差異，所以說，自適應(yīng)算法的使用，其所起的作用主要是利用誤差反饋來進(jìn)行濾波器權(quán)值的合理調(diào)整，讓輸出信號可以依據(jù)基波電流的變化急性補(bǔ)償電流的即時(shí)調(diào)整［5］。

3 有源電力濾波器諧波電流檢測方法分析

3.1 傳統(tǒng)有源電力濾波器諧波電流檢測方法

近些年來，很多電力企業(yè)在進(jìn)行有源電力濾波器諧波電流檢測過程當(dāng)中，應(yīng)用較多的是瞬時(shí)誤工理論，其能夠?qū)崿F(xiàn)諧波電流補(bǔ)償參考值的準(zhǔn)確生成。尤其是低通濾波器的使用具有較高的效果。這也就意味著，諧波檢測方法在其動(dòng)態(tài)性能和諧波電流檢測的精準(zhǔn)度方面仍然會(huì)出現(xiàn)一定的缺陷。對于精度的提升就必須選擇其中的一個(gè)方面進(jìn)行諧波的檢測，而無法兼具其所有的優(yōu)勢性能，而且低通濾波器也無法能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的精度，這對諧波電流的補(bǔ)償效果會(huì)產(chǎn)生很大的影響［6］。

3.2 新型有源電力濾波器諧波電流檢測方法

目前很多技術(shù)人員基于瞬時(shí)無功功率理論諧波檢測方法精度上的不足也進(jìn)行了不斷的分析和研究，并將其諧波電流檢測方法做出了改良和升級。電網(wǎng)當(dāng)中的電流主要包括基波和諧波，在通過對其旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行相應(yīng)的變化之后，其坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度和方向相同的基波只有轉(zhuǎn)換為之流量才會(huì)實(shí)現(xiàn)交流量成分的變換。所以，技術(shù)人員必須要能夠選擇具有較好功能的滑動(dòng)平均濾波器來實(shí)現(xiàn)兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中直流分量的檢測，其所得出的基波分量結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)依據(jù)，并通過傳統(tǒng)低通濾波器諧波電流檢測算法來求取直流分量［7］。

4 結(jié)束語

結(jié)合上述文章內(nèi)容所述，有源電力濾波器在電力系統(tǒng)電能傳輸過程中的應(yīng)用，能夠有效地進(jìn)行諧波電流的檢測，才能夠達(dá)到抑制諧波電流的目的，提高電力能源傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性，并且通過有源電力濾波器諧波電流檢測方法的優(yōu)化和正確采用可以很好地補(bǔ)償諧波電流，進(jìn)而提高電力能源傳輸?shù)陌踩裕档碗娏δ茉吹睦速M(fèi)消耗，為用戶提供更好的用電體驗(yàn)。相關(guān)技術(shù)人員必須要不斷地進(jìn)行有源電力濾波器諧波電流檢測方法的優(yōu)化和創(chuàng)新，使其具備更加有效和高質(zhì)量的運(yùn)行效果，更加具有有效性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的健康發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提升。