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摘要：电力系统中谐波电流检测方法有好几种，目前有模拟滤波器、基于FFT的谐波电流检测、Fryze有功电流检测、同步检测法，有瞬时无功功率检测方法、d-q坐标变换检测方法、基于神经网络的谐波电流检测方法，等等。采用基于BP算法的多层神经网络（亦称BP网络）的谐波电流检测方法是目前研究较多的谐波检测方法。该文章相对这些谐波电流检测方法的基本原理以及各自存在的一些局限性进行研究。
关键词：谐波电流；电力系统；检测
模拟滤波器的实现方法是：当信号不含低于基频的次谐波时采用低通滤波器，当信号含有次谐波时采用带通滤波器来获得基波分量，用减法从信号中减去基波分量就得到分量。该方法具有简单快速的优点，但是这种检测方式有很多缺陷：对环境的依赖较高，当，电网频率波动或滤波器的元件参数变化时效果变差：无法分离出基波中的有功与无功分量；当谐波频率与基波接近时，滤波器的归一化截止频率很小，波动特性很差；特别是当基波频率不固定而在较大范围波动时，滤波器设计非常困难。
图1的工作原理是：在同步脉冲作用下将模拟信号进行离散化处理，通过模拟转换器变为数字量，再用数字分析的方法，快速傅立叶变换（FFT）进行处理，最后得到各次谐波幅值和相位系数，经过低通滤波器（LPF）检测出所需要的信号，对于检测出的信号作FFT反变换即得补偿电流信号。如果需要得到其模拟量，需要用到
数摸转换器再把数字量转化为模拟量。采用这种方法需要有高精度的数摸转换器，同时要求输入信号有较高的信噪比。基于傅立叶的数学化分析方法，要求被补偿的波形是周期变化，否则会带来较大的误差。这种方法的优点是可以选择拟消除的谐波次数，缺点是具有较长的时间延迟，实时性差，存在栅栏效应和泄漏现象，使得算出的信号参数：频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足准确的谐波测量要求。
(四）同步检测法
对于同步检测法用于不平衡三相系统中无功和谐波电流的补偿，其基本思想是分别考虑各相情况，并把补偿分量分配到三相中，统一确定各相补偿电流。但是由于该检测法实现根据总平均功率确定补偿后电流，再计算出补偿指令电流，而在计算补偿后电流时，不仅需要知道三相电路的平均功率，还需要知道每个相电压的幅值，因此检测过程中的延迟较大，也仅适用于三相电压均为正弦波的情况，若电压波形存在畸变，必将影响检测精度。
参考文献：
［1］ 吴竞昌.供电系统谐波.北京： 中国电力出版社，1998
［2］ IEC1000-3-2, Electromagnetic Compatibility-Part 3: Linits-section 2:Limits for harmonic crrentemissions (equipmentinputcurrent ＜16A per phase）［s］.March,1995
［3］ 中国国家标准GB/T14549-9
［5］ 张伏生，耿中行，葛耀中. 电力系统谐波分析的高精度FFT算法. 中国电机工程学报，1999，19（3）：63-66
［6］ 玛莉，周景海，吕征，等. 一种基于d-q变换的改进型谐波检测方案的研究. 中国电机工程学报，2000，20（10）：59-63
关键词：谐波电流；电力系统；检测
一、引言
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，各种新型电力电子器件相继进入市场，随之而来的谐波污染日益严重，由电网谐波引起的电能质量问题也日益受到重视，采用有源电力滤波器已成为谐波补偿的一种重要趋势。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，极性相反的补偿电流与其相抵消，其中，谐波电流的正确检测是决定补偿效果的重要环节。下面就分别论述一下目前这几种谐波电流检测方法。二、谐波电流的检测方法
(一）模拟滤波器模拟滤波器的实现方法是：当信号不含低于基频的次谐波时采用低通滤波器，当信号含有次谐波时采用带通滤波器来获得基波分量，用减法从信号中减去基波分量就得到分量。该方法具有简单快速的优点，但是这种检测方式有很多缺陷：对环境的依赖较高，当，电网频率波动或滤波器的元件参数变化时效果变差：无法分离出基波中的有功与无功分量；当谐波频率与基波接近时，滤波器的归一化截止频率很小，波动特性很差；特别是当基波频率不固定而在较大范围波动时，滤波器设计非常困难。
(二)Fryze有功电流检测
其原理是将负载电流分解为与电压波形一致的分量，将其余分量为广义无功电流（包括谐波电流）。它的缺点是：因为Fryze的功率定义是建立在平均功率基础上的，需要一个周期的积分，有至少一个周期的延时，不适于负载变化频繁的场合。而且只能同时检测出谐波及无功电流，不能只检测谐波电流或只检测无功电流，有很大的局限性。(三)基于FFT的谐波电流检测
离散傅立叶变换DFT（DiscreteFourierTranorm）在实际中非常重要，利用它可以计算信号的频谱、功率谱和线性卷积等。但是当N很大时，DFT的计算量太大，这样使DFT的应用受到限制。1965年J.W.Colley和J.W.Tukey提出快速傅立叶变换，大大减少了计算量。FFT并不是DFT的另一种变换，而是为了减少DFT计算次数的一种有效的快速算法。基于FFTDE 的谐波电流检测，是一种建立在傅立叶分析基础上的数字化分析方法。其工作原理如图1—2所示。其中i1表示负载电流，ic表示检测所的谐波电流。图1的工作原理是：在同步脉冲作用下将模拟信号进行离散化处理，通过模拟转换器变为数字量，再用数字分析的方法，快速傅立叶变换（FFT）进行处理，最后得到各次谐波幅值和相位系数，经过低通滤波器（LPF）检测出所需要的信号，对于检测出的信号作FFT反变换即得补偿电流信号。如果需要得到其模拟量，需要用到
数摸转换器再把数字量转化为模拟量。采用这种方法需要有高精度的数摸转换器，同时要求输入信号有较高的信噪比。基于傅立叶的数学化分析方法，要求被补偿的波形是周期变化，否则会带来较大的误差。这种方法的优点是可以选择拟消除的谐波次数，缺点是具有较长的时间延迟，实时性差，存在栅栏效应和泄漏现象，使得算出的信号参数：频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足准确的谐波测量要求。
(四）同步检测法
对于同步检测法用于不平衡三相系统中无功和谐波电流的补偿，其基本思想是分别考虑各相情况，并把补偿分量分配到三相中，统一确定各相补偿电流。但是由于该检测法实现根据总平均功率确定补偿后电流，再计算出补偿指令电流，而在计算补偿后电流时，不仅需要知道三相电路的平均功率，还需要知道每个相电压的幅值，因此检测过程中的延迟较大，也仅适用于三相电压均为正弦波的情况，若电压波形存在畸变，必将影响检测精度。
(五)基于瞬时无功补偿理论的检测方法
（1）瞬时无功功率的基础理论。三相电路瞬时无功功率理论首次于1983年由赤木泰文提出，以后该理论经过不断研究逐渐完善。赤木泰文最初提出的理论亦称pq理论，是以瞬时实功率p和瞬时虚功率q的定义为基础，其主要一点不足是未对有关的电流量进行定义。下面介绍以瞬时电流ip和iq为基础的理论体系。设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为 va、vb、vc和ia、ib、ic。分别为分析问题方便，把它们变换到α－β两相正交的坐标系上研究。由下面的变换可以得到α、β两相瞬时电压vα、vβ和α、β两相瞬时电流iα、iβ。严格地讲，基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法仅适用于三相三线制、电源电压为三相对称无畸变、三相负荷平衡的负载谐波电流的检测。所以，在有源电力谐波滤波器设计中必须针对具体电网和负载的特点采取相应措施来消除或减小各种不利因数的影响：①变一般论文格式范文www.udooo.com
流器尽可能采用三相三线制接法的桥式电路，从而避免零序电流的存在。②如果只需要谐波电流的检测，则只要一组与电源同频率的三相对称正弦电压，此电压不必是负荷的实际供电电源电压。因此，为了避免变流器网侧电源电压波形畸变严重，可采取下列措施之一：A、三相电源电压经过低通滤波器滤除高次谐波后再参与谐波电流的检测运算，此时要求三相所用的低通滤波器特性一致；B、运用锁相技术产生三相正弦电压，再参与瞬时谐波电流的检测运算。二、结语
本文从理论上对有源电力滤波器的实现技术和控制策略进行研究，提出了以上几种有源电力滤波器谐波电流的检测方法。由于这几种检测方法在应用中都有其局限性，因此，针对有源电力滤波器的检测技术和控制策略还需要做进一步的探索。随着计算机运算速度的提高和高速微处理器（DSP）的出现，为控制系统的数字化奠定了基础。有源电力滤波器要求其控制电路必须能完成实时检测、计算并做出决策，这就为计算机开辟了崭新的应用领域，必将为有源电力滤波器的实用化发挥越来越重要的作用。参考文献：
［1］ 吴竞昌.供电系统谐波.北京： 中国电力出版社，1998
［2］ IEC1000-3-2, Electromagnetic Compatibility-Part 3: Linits-section 2:Limits for harmonic crrentemissions (equipmentinputcurrent ＜16A per phase）［s］.March,1995
［3］ 中国国家标准GB/T14549-9
3. 电能质量公用电网谐波 . 中国标准出版社 ，1994
［4］ 肖国春等. 电能质量控制技术的发展. 江苏机械制造与自动化，2001年第1期［5］ 张伏生，耿中行，葛耀中. 电力系统谐波分析的高精度FFT算法. 中国电机工程学报，1999，19（3）：63-66
［6］ 玛莉，周景海，吕征，等. 一种基于d-q变换的改进型谐波检测方案的研究. 中国电机工程学报，2000，20（10）：59-63