1前言
近年来，电力电子装置的广泛应用使电网的谐波污染和低功率因数问题日益严重，对电网谐波采取有效抑制并对无功功率进行动态补偿越来越受到人们重视。有源电力滤波器（APF）作为其中一个重要的解决方案，已经得到广泛研究并逐步开始形成规模产品［1］。随着对电力系统性能要求越来越高，要求有源电力滤波器的响应速度越来越快，而谐波和无功电流检测电路对有源电力滤波器的精度和动态响应起着至关重要的作用。本文提出一种基于瞬时无功功率理论的自适应闭环检测电路，以满足APF谐波及无功电流检 测的准确性、实时性和鲁棒性等要求，同时也具有结构简单的优点。
关于谐波及无功电流检测，人们进行了大量的研究，也提出了很多解决方法。最早的基于传 统功率理论的谐波及无功电流检测方法［2］，建立在对有功电流进行至少一个基波周期的积分基础上，因此，这种方法存在较长延时，无法满足实时性的要求。文献［3］提出了基于傅立叶级数的实时检测法。该方法能较好地分离基波有功电流，但需要多次运用带通滤波器，而滤波器中心频率对元件参数十分敏感，器件参数分散性和器件老化等问题使检测精度难以保证。此外，还有诸如基于神经网络的自适应检测法和基于小波变换的谐波电流检测法［4］等新方法。但这些方法相对基于瞬时无功功率理论的补偿电流检测法而言，还不够成熟，后者在工程设计中得到广泛应用。
2瞬时无功功率理论在三相电路谐波检测中的应用
因为一般电网电压波形畸变不大，而电流波形畸变很大，所以假定三相瞬时电压为a、b、c三相平衡的电压源，表示为
式中：Em为电压基波有效值；ω为电网角频率。
设a、b、c三相电流分别为ia、ib、ic，瞬时有功电流与瞬时无功电流分别为ip和iq，其转换关系为［2，6］
式中C3s/2r为三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换矩阵；C2r/3s为两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换矩阵。
图1为基于瞬时无功功率理论的谐波及无功电流的开环检测的原理。从检测系统的动、静态性能看，同时检测谐波和无功电流ih+iq，完全等效于检测基波有功电流ip。因此只需通过对电流进行park变换，通过滤波提取其在dqo坐标系下的直流分量ip，再通过反变换得到三相基波有功电流，就可以得到三相谐波和无功电流了。这就是基于瞬时无功功率理论的谐波及无功电流检测的原理。
瞬时无功功率理论使谐波及无功电流的检测在响应速度上比以往传统功率理论的检测有了质的飞跃，但也因为是开环检测，存在以下缺点：1)由于器件参数的分散性和器件老化引起的参数变化，难以避免稳态误差，必须使用高精度的模拟乘法器和电阻网络；2)系统鲁棒性差。为了提高系统鲁棒性，可以采用自适应的检测方法，如图2示。该方法是基于传统功率理论，系统响应性能较差，但因为采用闭环检测，所以避免了上述开环检测的不足。
采用闭环结构，检测系统鲁棒性强，稳定度好，再将自适应检测的闭环拓扑结构和瞬时无功功率理论的原理结合起来，可以构造如图3所示的检测电路。
图3的检测电路的基本原理与图1是一致的，同样是利用低通滤波器提取电流于dqo坐标系下的直流分量，再反变换得到三相基波有功电流。与图1不同的是，图3采用的是对谐波及无功电流进行反馈，形成闭环检测。这样就结合了瞬时无功理论和自适应检测的优点，该方法不仅具备了基于瞬时无功功率理论检测的快速性，也结合了自适应闭环检测鲁棒性好的优点。
3低通滤波器的设计
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