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浅析基于 MATL AB 的有源电力滤波器谐波检测

2011-05-25 08:58:48本站

  随着配电系统中各类非线性负荷的不断增加,特别是电力电子装置的大量使用,由此带来的谐波问题日益严重,电力电子装置产生的谐波污染已成为阻碍电力电子发展的重大障碍,迫使电力系统谐波污染的治理成为电工科学技术界必须解决的电能质量问题。有源电力滤波器是近年来发展起来的一种抑制电网谐波的先进手段。设计中,高精度及实时性的谐波检测是高性能补偿的关键。本文利用流行的MATLAB软件的SIMULINK模块对谐波检测系统及低通滤波器对检测效果的影响进行建模及动态仿真分析。

  1,谐波检测原理

  基本工作原理是检测补偿对象的电流,计算得出补偿电流的指令信号,补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流相抵消,得到期望的电源(中国电源市场分析)电流。使补偿电流与负载电流的谐波分量大小相等,极性相反,两者相抵,流入电源的电流即等于负载电流的基波分量,成为正弦波。。谐波检测的关键是分离出负载电流的谐波。

  2,谐波检测的仿真

  2.1MATLAB简介

  Matlab软件是目前最流行的仿真工具软件之一,它可以进行科学计算和控制系统的仿真。它除了传统的交互式编程之外,还提供了丰富可靠的矩阵运算,图形绘制,数据处理,图形处理,方便的Windows编程等便利工具。人们能够利用它的配套工具箱和仿真环境Simulink来进行有关问题的仿真研究。Simulink实际上是一种图形化模型输入与仿真工具,它含有很多预定义模块,用户可以使用它们,根据问题需要方便地建立具体的仿真模型。本文就利用Simulink来建立仿真模型。

  2.2仿真模型的建立

  选取三相不可控整流桥为谐波源,对其发出的谐波电流进行检测。图3为谐波检测系统的仿真模型。图中的谐波检测模块对三相负载电流进行处理,其输出即为检测出的三相谐波电流。

  3,低通滤波器对谐波检测结构的影响分析

  基于瞬时无功功率理论的指令信号的检测方法,尽管理论上有很大的改进,但检测效果实际上与检测电路采用的低通滤波器的性能有很大关系。因为滤波器在响应时有一个动态过程,还有一个滤波精度问题,这直接关系到指令信号检测的快速性与准确性,是检测电路中的关键。因此选取一个动态响应快且精度高的滤波器非常必要。但动态响应的快速性与检测结果的精确性是矛盾的。

  综合分析可得出这样的结论,低通滤波器的截止频率fc选取的越小,谐波电流检测精度越高,但动态响应过程很慢;fc选取的大,尽管可以加快检测电路的动态响应过程,但由于会有部分低次谐波不能被低通滤波器衰减掉,容易造成检测波形失真,影响谐波电流检测精度。因此,综合考虑动态响应和检测精度,实际应用中低通滤波器的截止频率的选取要二者兼顾,既不能选太大,也不能选太小。

  4结论本文利用Matlab仿真软件对有源电力滤波器谐波检测系统进行了建模及仿真研究,证明了检测方法对于该谐波源检测的有效性,并从频谱角度分析了低通滤波器的截止频率对谐波检测效果的影响,为后续的设计的研究提供了参考和依据。

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