有源电力滤波器的电流检测方法

张志国

(东北电网有限公司，辽宁 沈阳 110180)

1 引言

有源电力滤波器(APF)中畸变电流的检测方法，是决定有源电力滤波器补偿性能的关键因素，同时也影响到APF在现代电力系统中的应用。因此研究新的谐波检测方法，提高精度与速度，进一步改进补偿性能，以适应现代电力系统的多变性，简化系统结构、降低成本、提高可靠性，具有重要理论和现实意义。

2 APF的传统谐波电流检测方法

2.1 带通选频法

带通选频法测量谐波电流的原理如图1所示，采用多个窄带滤波器，逐次选出各次谐波分量。这种方法可以检测出各次谐波的含量，原理简单，但装置结构复杂、元件多，测量精度受元件参数、环境温度和湿度变化影响大，并且无自适应能力。

2.2 傅立叶变换法

离散傅立叶变换DFT(Discrete Fourier Transform)在实际应用中非常重要，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.Coney和J.W.Tukey提出快速傅立叶变换FFT(Fast Fourier Transform)，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。

图1 带通选频测量谐波电流原理图

基于FFT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2所示。其中i1表示负载电流，ic表示检测所得的谐波电流。

图2 傅立叶级数分析

图2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，再用数值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。……