一种方波有源滤波器谐波电流检测的新方法

基于ip、iq法的五次谐波检测方法原理如图6所示。该方法先将电源电压ea五倍频得到ea5，采用一个锁相环和一个正弦、余弦发生电路得到与ea5同相位的正弦信号sin5ωt和对应的余弦信号cos5ωt，这两个信号与ia、ib、ic一起计算出ip5、iq5，经LPF滤波得出ip5、iq5、的直流分量ip5、iq5。这里，ip5、iq5是由ia5、ib5、ic5产生的。因此由ip5、iq5即可计算出ia5、ib5、ic5。

3．2．2检测理论分析

设被检测的电流为(7)

式中：n=3k±1,k为整数；

ω为电源频率；

In、φn为各次电流的有效值及初相。

(1)电压无畸变时的情况

设三相电压对称(8)

方波有源滤波器谐波电流检测的一种新方法

则ea、eb、ec五倍频得（9）

将式（9）代入式(1)得(10)

将式(7)代入式(2)得(11)

式中：n=3k＋1时取上符号，n=3k1时取下符号，后面各式出现的n均与此相同。

按基于pq的运算方式，将式(10)及式(11)代入式(4)，并将式(4)中的Cpq替换为Cpq5得=3E1(12)

p5、q5经LPF滤波得(13)

此时，e2=3E12，与式（13）一起代入式(6)得=(14)

由此准确地计算出了ia5、ib5、ic5。

按基于ipiq的运算方式，先计算ea五倍频，得到ea5=E1sin5ωt，由图6可得=(15)

可见，基于ipiq法的检测方法同样准确地计算出了ia5、ib5、ic5。

(2)电源电压畸变时的情况

当电源电压发生畸变时，基于pq方式的五次谐波检测法中，畸变电压的谐波成分参与运算，其检测结果存在误差，产生的原理同文献[11]的分析；而基于ipiq方式的五次谐波检测法中由于只取ea五倍频后的sin5ωt和－cos5ωt参与运算，畸变电压的谐波成分在运算过程中不出现，因而检测结果不受电压波形畸变的影响，检测结果是正确的。

下面以三相可控桥整流电路为对象，假设电源电压对称且无畸变，电流含有5次、7次谐波，控制角为30°，如式(16)所示。电流ia如图7(a)所示。采用基于pq运算方式的五次谐波检测方法得出的ia5波形如图7(b)所示。

式中：ω=2πf，f为工频50Hz。

从仿真得到的波形与理论分析相比较可以看出，基于pq运算方式的五次谐波检测方法得出的检测结果准确。

图7仿真结果波形图

(a)电流ia波形(b)五次谐波检测电流ia5波形