鎖相環在諧波檢測中的應用

摘 要：諧波的存在會降低電力系統供電的電能質量，通過技術手段檢測諧波的存在并降低諧波含量可以有效提高供電電能質量。文章介紹了一種諧波檢測方法即基于瞬時無功功率諧波檢測法，分析了鎖相環在這種檢測方法中的應用，通過鎖相環實現了對被采樣信號頻率和相位的鎖定，提高了諧波檢測的精度。

關鍵詞：電力系統；鎖相環；諧波檢測

諧波檢測方法有多種，文獻[1，2]分析指出瞬時無功功率檢測方法與其他方法相比是非常有效的檢測方法。這種方法又分為p-q法和ip-iq法，都可以用于針對三相交流電路的諧波測量。

1 p-q法

p-q法依據其含義可以得出p、q，p、q的直流分量p、q可以通過低通濾波器（LPF）得到。三相交流電網電壓波形穩定時，p是電壓和基波有功電流之間的作用，q是電壓和基波無功電流之間的作用。iaf、ibf、icf是檢測電流ia、ib、ic的基波分量，可以計算出來。p-q法的原理如圖1所示。

當需要在檢測諧波的同時，將無功電流也檢測出來，根據圖1運算原理圖斷開q計算通道就可以了。此時，ia、ib、ic的基波分量iaf、ibf、icf可以通過p計算出來。

三相交流電網電壓波形不再按正常正弦波變化時，p和q中疊加了各次諧波的無功、有功功率，此時，p-q法將會產生誤差，這種誤差會隨著電壓畸變程度變化。

2 ip-iq法

ip-iq法有較廣的適用范圍，在電網電壓畸變和電網電壓不對稱情況下都是有效的方法[3]。在三相交流電網電壓波形穩定電壓對稱時，電流分量的測量電路簡單延時少。該方法的原理圖如圖2所示：

3 鎖相環（PLL）在諧波檢測中的作用

經過以上分析，可以得出瞬時無功功率的檢測方法可以有效的檢測出諧波，是有很強實用性的方法，但有p-q法和ip-iq法之分[4]。

然而p-q法誤差較大，其誤差會隨著三相交流電電壓波形畸變程度而變化。ip-iq法檢測結果不受電壓波形畸變影響，三相交流電電壓波形畸變的諧波成分不會在運算中出現，因而沒有誤差產生。

4 結束語

在瞬時無功功率檢測法ip-iq法中采用鎖相環可以實現對被采樣信號頻率和相位的鎖定，提高了諧波檢測的精度。

參考文獻

[1]吳競昌.供電系統諧波[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]高大威.電力系統諧波、無功和負序電流綜合補償的研究[D].北京：華北電力大學，2001.

[3]徐敏，吳越濤，趙劍鋒.基于鑒相位原理的新型單相電路諧波檢測方法[J].電工電氣，2009（1）：50-52.

[4]李嚴楠.電力系統諧波正負序和諧波信號檢測算法的研究與實現[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2015.