諧波電流測試

該文對該諧波檢測方法進行了理論分析。該方法根據瞬時無功功率理論，將三相整流電路交流側電流經過坐標變換得到id、iq，然後利用高通濾波器(HPF)分離出其中的交流分量，再經過坐標反變換獲得諧波電流分量，最後進行MATLAB仿真實驗。實驗結果表明，與低通濾波方法相比，該方法不僅能快速準確地檢測出諧波分量，而且能使諧波檢測得到進一步簡化。

簡介

19世紀50年代之前，諧波電流是由電氣化鐵路和工業的直流調速傳動裝置所用的，由交流變換為直流電的水銀整流器所產生的。進入21世紀，產生諧波的設備類型及數量均已劇增，並將繼續增長。所以，我們必須很慎重地考慮諧波和它的不良影響，以及如何將不良影響減少到最小。

21世紀之後，諧波抑制的一個重要趨勢是採用有源電力濾波器(Active Power Filter—APF)。而該濾波器性能的好壞與它所採用的諧波電流檢測方法有很大關係。因此，如何實時準確地檢測出非線性負載電流中的諧波及無功電流是有源電力濾波器(APF)的關鍵技術。瞬時功率理論是最適合有源電力濾波器對諧波進行實時檢測的方法。方法一，採用低通濾波器濾波(LPF)方式得出基波電流分量，然後與被檢測電流相減，最終得出諧波電流分量。方法二，直接使用高通濾波器(HPF)來得到諧波電流分量，而不再需要與被檢測電流相減，從而使檢測裝置得到進一步簡化，方法三，直接測量含諧波的電流，通過傅立葉變換得到基波電流和諧波電流，既滿足了諧波補償的需要，還可計算基波的相位，方便進行無功補償。

諧波分析

根據傅立葉級數的原理，周期函式都可以展開為常數與一組具有共同周期的正弦函式和餘弦函式之和。

傅立葉級數展開

滿足Dirichlet條件的、以T為周期的時間的周期函式f(t)，在連續點處，可用下述的三角函式的線性組合（傅立葉級數）來表示：

上式稱為f(t)的傅立葉級數，其中，ω=2π/T。

n為整數，n>=0。

n為整數，n>=1。

在間斷點處，下式成立：

a0/2為信號f(t)的直流分量。

令

c1為基波幅值，cn為n次諧波的幅值。c1有時也稱一次諧波的幅值。a0/2有時也稱0次諧波的幅值。

諧波的頻率必然也等於基波的頻率的整數倍，基波頻率3倍的波稱之為三次諧波，基波頻率5倍的波稱之為五次諧波，以此類推。不管幾次諧波，他們都是正弦波。

測量儀器

變頻器、整流器等的輸出波形可能含有較高次的諧波，而常規的諧波分析設備主要適用電網諧波分析，諧波分析次數一般在40次以下。

對於變頻器、整流器而言，其諧波分布與電網不同，電網諧波主要為低次諧波，而變頻器的諧波主要為集中在載波頻率整數倍附近的高次諧波。

六脈整流變頻器輸入電流波形含有較大的諧波，其諧波主要為6k±1次，k為整數，且k≥1。類似的，12脈整流的輸入電流的諧波主要為12k±1次，k為整數，且k≥1。

假設變頻器為P脈整流，那么，變頻器的輸入電流中，不包含P-1次以下的諧波，其諧波主要為Pk±1次，k為整數，且k≥1。

對於SPWM調製的三相變頻器中，當N為整數時，不含N-2次以下的諧波。假設fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

諧波電流測試儀器

且諧波頻率為kfc±mfs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...一般的諧波分析設備只能分析40次以下的諧波，不能測量變頻器輸出或整流器輸入的的高次諧波。應採用寬頻帶的，運算能力較強、存儲容量較大的變頻功率分析儀。同時，選擇儀表的同時，還應選擇合適頻寬的感測器，因為感測器的頻寬將限制進入二次儀表的信號的有效頻寬。一般用選擇寬頻帶的電壓感測器和電流感測器，如：可同時測量電壓和電流的變頻功率感測器。