建筑电气谐波检测方法研究

安徽理工大学电气与信息工程学院 韩绪岩

建筑电气谐波检测方法研究

安徽理工大学电气与信息工程学院 韩绪岩

当前人们是否可以正常使用家用电器的问题之一就是建筑电气中的谐波问题，谐波不仅对人们的日常生活产生影响，同时也会对用户的身心健康产生影响，假如我们不能对各种非线性负载产生的谐波进行及时的抑制，将会对人们产生很大的影响。本文首先简要地介绍了谐波的相关基本知识，然后主要介绍了建筑电气谐波的两种简单检测方法。最后本文用Simulink对检测谐波的方法搭建了仿真的模型，最后的结果说明了该方法对建筑电气中的谐波具有很好的检测效果。

建筑电气；谐波；Simulink

1 引言

由于当代社会的迅速发展，建筑电气领域也得到了快速的提升，因此对于系统中所使用的电子元件性能要求也逐渐提高。在建筑电气中由于非线性负载使用越来越频繁，谐波的含量也逐渐的增加，建筑电气的设备和家用电器产生的谐波形成了多样的电气结构，最终的谐波将会产生很大的污染[1]。

2 建筑电气中谐波的危害

建筑电气的谐波是因为负载中的非线性元件产生的。由于受到谐波环境的恶劣影响，智能建筑中的电气设备和配电系统产生很大的危害，主要体现有一是因为实际的地与电气设备自身产生的接地电流之间会存在一个电压差，因此很容易会使电气设备出现故障；因为各种电器元件的不断变化，从而会导致电压产生短暂的变化，最终将会导致灯光的频闪，如果频闪过度的话将会对人体造成伤害[2]。二是由于在谐波电压的作用下，电气设备会产生附加的相关能量损失，从而使设备的老化变得更加迅速。大量的谐波电流很可能会导致电气设备与系统其他电器元件之间产生并联或者串联谐振，从而会导致电气设备过载而破损[3]。

3 谐波的检测方法研究

（1）p — q检测法

p — q检测法检测原理是先把电路中的电压和电流通过C32变换，依次再按照两相静止坐标系下电流和电压分别计算出瞬时有功功率与无功功率，此时令P= 0，取瞬时无功功率q，再通过低通滤波器取直流的分量，最后通过反变换可以得到无功电流，有时也可以把有功功率p经过反变换得到，最后用总电流减去基波分量就可以得到谐波分量[4]。

（2）ip—i q检测法

ip—i q检测法检测原理是把A相电压经过锁相电路后得到单位正弦和余弦信号，此外电流经过C32变换可以得到的电流是两相静止坐标系下的，然后经过C矩阵可以得到瞬时有功与无功电流，最后对其进行反变换，从而可以得到三相电流的基波分量，最后将总电流减去基波分量能得到需要的谐波分量[5]。

4 谐波检测方法的仿真

接入非线性负载后负载处的电流波形如图1所示，i—i法检测出的谐波电流信号的波形如图2所示。

图1 负载侧的电流波形

图2 ip—iq检测出的谐波电流波形

当系统接入非线性负载时，负载侧的电流波形发生了严重的畸变，从图2可以看出，ip—i q检测方法可以检测出谐波电流。从以上分析可以得出，检测谐波的方法是可行的，可以在三相电流发生畸变的情况下，准确地检测出负载中的谐波电流。

5 结束语

针对建筑电气中的谐波问题，本文简要地介绍了谐波产生的原因及其危害；然后对谐波的检测方法进行介绍：p — q检测法、ip—i q检测法；最后用Matlab对系统仿真，从仿真结果我们可以看出：系统的检测方法是可行的，可以准确地检测出负载中所产生的谐波电流。

[1]赵琰,孙秋野．电力系统谐波[M]．北京:中国电力出版社．2009,10．

[2]骆鹤松,骆水莲．电力系统谐波研究综述[J]．工业仪表与自动化装置,2011,3(5):64-67．

[3]赵珊．建筑电气谐波检测与分析方法研究[D]．吉林建筑工程学院,2012,5．

[4]高倩．电力系统谐波检测与抑制方法的研究[D]．辽宁工业大学,2016,3．

[5]李国宾．电力系统谐波检测及治理[D]．华北电力大学硕士学位论文,2011,3．