建筑電氣諧波檢測方法研究

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 韓緒巖

建筑電氣諧波檢測方法研究

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 韓緒巖

當(dāng)前人們是否可以正常使用家用電器的問題之一就是建筑電氣中的諧波問題，諧波不僅對(duì)人們的日常生活產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)用戶的身心健康產(chǎn)生影響，假如我們不能對(duì)各種非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波進(jìn)行及時(shí)的抑制，將會(huì)對(duì)人們產(chǎn)生很大的影響。本文首先簡要地介紹了諧波的相關(guān)基本知識(shí)，然后主要介紹了建筑電氣諧波的兩種簡單檢測方法。最后本文用Simulink對(duì)檢測諧波的方法搭建了仿真的模型，最后的結(jié)果說明了該方法對(duì)建筑電氣中的諧波具有很好的檢測效果。

建筑電氣；諧波；Simulink

1 引言

由于當(dāng)代社會(huì)的迅速發(fā)展，建筑電氣領(lǐng)域也得到了快速的提升，因此對(duì)于系統(tǒng)中所使用的電子元件性能要求也逐漸提高。在建筑電氣中由于非線性負(fù)載使用越來越頻繁，諧波的含量也逐漸的增加，建筑電氣的設(shè)備和家用電器產(chǎn)生的諧波形成了多樣的電氣結(jié)構(gòu)，最終的諧波將會(huì)產(chǎn)生很大的污染[1]。

2 建筑電氣中諧波的危害

建筑電氣的諧波是因?yàn)樨?fù)載中的非線性元件產(chǎn)生的。由于受到諧波環(huán)境的惡劣影響，智能建筑中的電氣設(shè)備和配電系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害，主要體現(xiàn)有一是因?yàn)閷?shí)際的地與電氣設(shè)備自身產(chǎn)生的接地電流之間會(huì)存在一個(gè)電壓差，因此很容易會(huì)使電氣設(shè)備出現(xiàn)故障；因?yàn)楦鞣N電器元件的不斷變化，從而會(huì)導(dǎo)致電壓產(chǎn)生短暫的變化，最終將會(huì)導(dǎo)致燈光的頻閃，如果頻閃過度的話將會(huì)對(duì)人體造成傷害[2]。二是由于在諧波電壓的作用下，電氣設(shè)備會(huì)產(chǎn)生附加的相關(guān)能量損失，從而使設(shè)備的老化變得更加迅速。大量的諧波電流很可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備與系統(tǒng)其他電器元件之間產(chǎn)生并聯(lián)或者串聯(lián)諧振，從而會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備過載而破損[3]。

3 諧波的檢測方法研究

（1）p — q檢測法

p — q檢測法檢測原理是先把電路中的電壓和電流通過C32變換，依次再按照兩相靜止坐標(biāo)系下電流和電壓分別計(jì)算出瞬時(shí)有功功率與無功功率，此時(shí)令P= 0，取瞬時(shí)無功功率q，再通過低通濾波器取直流的分量，最后通過反變換可以得到無功電流，有時(shí)也可以把有功功率p經(jīng)過反變換得到，最后用總電流減去基波分量就可以得到諧波分量[4]。

（2）ip—i q檢測法

ip—i q檢測法檢測原理是把A相電壓經(jīng)過鎖相電路后得到單位正弦和余弦信號(hào)，此外電流經(jīng)過C32變換可以得到的電流是兩相靜止坐標(biāo)系下的，然后經(jīng)過C矩陣可以得到瞬時(shí)有功與無功電流，最后對(duì)其進(jìn)行反變換，從而可以得到三相電流的基波分量，最后將總電流減去基波分量能得到需要的諧波分量[5]。

4 諧波檢測方法的仿真

接入非線性負(fù)載后負(fù)載處的電流波形如圖1所示，i—i法檢測出的諧波電流信號(hào)的波形如圖2所示。

圖1 負(fù)載側(cè)的電流波形

圖2 ip—iq檢測出的諧波電流波形

當(dāng)系統(tǒng)接入非線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載側(cè)的電流波形發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，從圖2可以看出，ip—i q檢測方法可以檢測出諧波電流。從以上分析可以得出，檢測諧波的方法是可行的，可以在三相電流發(fā)生畸變的情況下，準(zhǔn)確地檢測出負(fù)載中的諧波電流。

5 結(jié)束語

針對(duì)建筑電氣中的諧波問題，本文簡要地介紹了諧波產(chǎn)生的原因及其危害；然后對(duì)諧波的檢測方法進(jìn)行介紹：p — q檢測法、ip—i q檢測法；最后用Matlab對(duì)系統(tǒng)仿真，從仿真結(jié)果我們可以看出：系統(tǒng)的檢測方法是可行的，可以準(zhǔn)確地檢測出負(fù)載中所產(chǎn)生的諧波電流。

[1]趙琰,孫秋野．電力系統(tǒng)諧波[M]．北京:中國電力出版社．2009,10．

[2]駱鶴松,駱?biāo)彛娏ο到y(tǒng)諧波研究綜述[J]．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2011,3(5):64-67．

[3]趙珊．建筑電氣諧波檢測與分析方法研究[D]．吉林建筑工程學(xué)院,2012,5．

[4]高倩．電力系統(tǒng)諧波檢測與抑制方法的研究[D]．遼寧工業(yè)大學(xué),2016,3．

[5]李國賓．電力系統(tǒng)諧波檢測及治理[D]．華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011,3．