同步檢測

隨着電力系統中非線性負載(如:整流設備、電弧爐、變頻器等)應用的增加，諧波污染日益嚴重，治理諧波污染已成為電力系統中不容忽視的問題。有源電力濾波器是一種新型諧波和無功功率補償裝置，與傳統的電容、電感和電阻等無源元件組成的無源濾波器相比，具有動態響應快、受電網阻抗特性影響小、可同時補償諧波和無功等優點。

為了準確、實時地檢測出電網中瞬態變化諧波，人們提出以下諧波檢測方法：①基於FFT的諧波電流檢測方法；②基於瞬時無功功率理論的諧波檢測方法；③基於變換的諧波檢測方法；④基於同步檢測法的諧波檢測方法；⑤基於人工神經元的諧波檢測方法。其中方法①所需計算量較大，而且延時較長，很難滿足實時性要求，已很少採用；方法②在電網電壓不對稱或電壓波形發生畸變情況下，檢測結果誤差較大；方法③在同時檢測諧波和無功時，檢測精度與鎖相環的鎖相準確程度有關；方法⑤檢測精度較高、具有一定自適應能力，但算法穩定性差，是一種值得進一步研究的方法 ^[1]  。

同步檢測法是一種使補償後電網電流波形與電網電壓波形同相的諧波電流檢測方法。在三相系統中，根據補償分量不同，可分為等功率法、等電流法和等電阻法，即分別使補償後各相功率、電流和電阻相等。

儘管對同步檢測法進行改進，提高了諧波檢測精度，但其在提取基波正序電壓時採用3個窄帶濾波器，而且需要求解微分運算，使計算過程複雜化。若採用基於d-q變換提取基波正序電壓的方法，僅需要2個低通濾波器，運算均採用瞬時值，可使計算過程得到簡化 ^[2]  。

新型同步檢測原理：首先根據三相電壓和電流值計算三相瞬時有功功率。為減小系統參數波動對功率檢測帶來的影響，一般要加低通濾波器處理。利用三相電壓值求解基波正序電壓瞬時值和有效值，從而確定電壓相位，再結合功率求取基波有功電流，最後求得諧波和無功電流。在基波正序電壓求解過程中，低通濾波器設計比較重要，因為低通濾波器階數越高，求解精度越高，但響應速度就會變慢，反之，求解精度降低，響應速度會變快。仿真結果表明，2階巴特沃斯低通濾波器在兼顧響應速度和檢測精度的同時，具有較好的濾波特性。

基於電源電壓d-q變換求解的新型同步檢測法，能夠在電網電壓非對稱和畸變情況下準確檢測電網中的基波有功電流，從而檢測出諧波和無功電流。採用這種新型同步檢測法的有源濾波器不僅能夠補償諧波，而且能夠補償無功功率，提高系統平均功率因數。該方法較傳統的同步檢測法具有更強的適用性 ^[3]  。