2 基于ip一iq的三相瞬时无功功率理论
为了克服pq理论检测时受电压质量影响的不足之处,pq理论经过不断的发展和完善,形成ip一iq为基础的三相瞬时无功功率理论。该理论的核心思想在于把满足ia+ib+ic=0的三相电流经过不含零序分量的Park变换得到ip,iq。即:
可以看出,此时电流的检测只与A相电压的电角度ωt有关,而电压波的畸变对检测结果没有影响。其中C32是三相到两相的坐标变换阵;Cpq是旋转坐标变换阵。当三相电流对称时,被检测电流为:
式中,k为整数,ω是角频率,Ikm和θk为各次电流的幅值和初相。将(2)式代入(1)式得下式:
当k=l、7、13…时取上符号;k=5、11、17…时取下符号。若滤去(3)式中的交流分量可得:
由(4)式可知,与传统意义上的基波分量的有功电流和无功电流相对应。因为ip和iq可经LPF分离而得到直流分量,若将同时反变换,可得到基波分量iaf,ibf,icf如下式:
式中C23是两相到三相的坐标变换阵。进而可得谐波电流iah,ibh,ich为:
对谐波电流iah,ibh,ich进一步分析,可得出三相交流电中所含的高次谐波的具体情况,从而可实现对高次谐波实时检测和有针对性的滤波控制。
如果只将iq作(1)式的反变换,得到无功电流分量的瞬时值iaq,ibq,icq,如下式:
由式(7)可无延时地分离出三相交流电中的瞬时无功电流,在实践中可根据该电流值设计控制系统,实现快速的无功补偿。可以看出,三相电路瞬时无功功率理论的提出,为快速的检测无功电流和高次谐波电流提供了理论基础。
3 基于无功功率理论的谐波和无功电流检测
三相瞬时无功功率理论提出后,由于其在检测电流时的实时性,很快被用于电力系统谐波和无功电流的检测。并随着该理论的进一步发展,派生出各种检测方法。其中具有代表性的有:p一q检测法、ip-iq检测法。下面讨论p—q的检测方法:
该方法根据定义算出p—g,当电压波无畸变时(即为标准正弦波),而电流中含有无功分量和谐波分量:
式中,k为整数表示谐波次数,ω是角频率;Ikm和ψk为各次电流的幅值和初相。
将(8)式变换到αβ坐标系中并代入(5)式中得: