核心提示：　　鐵路電氣化牽引以其篼速、重載、節(jié)約一次能源和減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸中。但是，電力牽引負(fù)荷是一種波動(dòng)性很大的單相大功率整流負(fù)荷，是目前電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的諧波源之一。為了減

　　鐵路電氣化牽引以其篼速、重載、節(jié)約一次能源和減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸中。但是，電力牽引負(fù)荷是一種波動(dòng)性很大的單相大功率整流負(fù)荷，是目前電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的諧波源之一。為了減輕牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響，需要在電鐵牽引站牽引臂出口處安裝濾波器吸收其產(chǎn)生的諧波電流。

　　傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器由于自身缺陷已不能滿足電力牽引負(fù)荷的濾波要求。近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的有源電力濾波器（APF）由于擁有諸多優(yōu)點(diǎn)而得到越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用。APF是一種主動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，它通過(guò)檢測(cè)環(huán)節(jié)計(jì)算出負(fù)載的諧波電其中流，然后控制主電路輸出，提供與負(fù)載諧波電流反相的補(bǔ)償電流來(lái)消除諧波。其中，諧波電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)疑是保證APF補(bǔ)償特性的重要環(huán)節(jié)。

　　對(duì)于諧波電流檢則，目前應(yīng)用較多的是基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的檢測(cè)方法和基于dqO系統(tǒng)的廣義瞬時(shí)無(wú)功功率的檢測(cè)方法，近期又提出了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)諧波檢測(cè)方法等。它們主要存在兩方面問(wèn)題：一是由于采樣及計(jì)算的時(shí)間延遲，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)檢測(cè)；二是牽引負(fù)荷變化較快，是強(qiáng)時(shí)變性負(fù)載。前兩種檢測(cè)方法均含有低通濾波器，后者需要符合實(shí)際的全面的訓(xùn)練樣本，這對(duì)電流變化暫態(tài)過(guò)程存在明顯時(shí)滯，都無(wú)法響應(yīng)諧波電流的快速變化。

　　對(duì)于APF要做到實(shí)時(shí)補(bǔ)償，需提前知道下一個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻的諧波電流，但下一時(shí)刻尚未到來(lái)，實(shí)際中無(wú)法檢測(cè)到該電流。據(jù)此，本文提出一種預(yù)測(cè)型諧波電流檢測(cè)方法，通過(guò)預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)可以較為準(zhǔn)確地得到未來(lái)時(shí)刻的諧波電流，且能夠跟蹤負(fù)荷的快速變化，待下一時(shí)刻到來(lái)時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，即所謂的無(wú)差拍控制。

　　2單相電路諧波電流檢測(cè)原理考察基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的三相電路諧波電流檢測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)總是先將檢測(cè)到的三相信號(hào)變?yōu)橄嗷ゴ怪钡淖鴺?biāo)系中的兩相信號(hào)，然后再進(jìn)一步計(jì)算。對(duì)于單相電路，將上述方法簡(jiǎn)化，只需再構(gòu)造一相電流與實(shí)際的電流滯后TV4（這里了為工頻周期），直接形成假設(shè)的兩相坐標(biāo)系信號(hào)即可。

　　設(shè)單相電路電流瞬時(shí)值為一以上各，sina>r和costwi是電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)零同步和鎖相環(huán)得到的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)。變量上面的“-”

　　表示直流分量，“”表示交流分量，ip和〗q分別表示電流的有功和無(wú)功直流分量。對(duì)iP和L作與式對(duì)應(yīng)的反變換即可得到基波電流。和…

　　f.從全電流中減去基波分量便得到諧波電流分量ish=K-Ki（7）基于上述方法的單相電路諧波電流檢測(cè)原理如所示。其中，廠“是滯后了/4環(huán)節(jié)，C22及C3如式（8）所示3預(yù)測(cè)型諧波電流檢測(cè)算法本文提出一種預(yù)測(cè)型諧波電流檢測(cè)算法來(lái)解決前述時(shí)間延遲問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)快速跟蹤，其實(shí)現(xiàn)原理如所示，其中，ia是通過(guò)傳感器檢測(cè)得到的負(fù)載電流，PM為一預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)。

　　預(yù)測(cè)型單相電路諧波電流檢測(cè)原理3.1負(fù)荷電流漸變情況k周期內(nèi)的采樣點(diǎn)序列+1點(diǎn)的預(yù)測(cè)值GU+1）由兩部分組成：hU固定分量，i2U+l）為擾動(dòng)分量。

　　對(duì)于固定分量，負(fù)荷電流漸變時(shí)，考慮其周期性特點(diǎn)，本文采用線性外推算法，則有對(duì)于擾動(dòng)分量，其變化與此前的幾個(gè)采樣點(diǎn)密切相關(guān)，為提高計(jì)算精度，采用二階外推算法。

　　3.2負(fù)荷電流劇烈變化情況根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀況以及供電臂上的機(jī)車數(shù)目不同，牽引負(fù)荷的大小常會(huì)有一些劇烈變化，此時(shí)的諧波電流分量也劇烈變化，對(duì)其預(yù)測(cè)算法需做一些修正。計(jì)算表明，當(dāng)電力機(jī)車總電流發(fā)生一定變化時(shí)，其基波分量也有與之相似的變化，當(dāng)電力機(jī)車經(jīng)過(guò)分區(qū)亭時(shí)，對(duì)于牽引供電系統(tǒng)某一供電臂，瞬間增加一輛機(jī)車或減少一輛機(jī)車，其牽引臂負(fù)荷電流表現(xiàn)出臺(tái)階變化的特點(diǎn)此時(shí)，可對(duì)前述環(huán)節(jié)用下面方法進(jìn)行處理。

　　經(jīng)過(guò)這種處理后，預(yù)測(cè)出的諧波電流可以快速跟蹤負(fù)荷變化，解決了一般低通濾波器的滯后效應(yīng)。

　　在實(shí)際計(jì)算中，首先由，他們均含有3、5、7、9、11次等諧波分量，b和b表示了在不同變化情況下用常規(guī)算法和預(yù)測(cè)算法檢測(cè)到的諧波電流結(jié)果。由可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載電流漸變性變化時(shí)，采用預(yù)測(cè)算法得到的諧波電流與理論諧波電流基本吻合，而常規(guī)算法則存在較大誤漸變性變化的負(fù)荷電流模型含有劇烈變化的負(fù)荷電流模型（電流在1/4周期內(nèi)增加了1倍）差。表明，當(dāng)負(fù)載電流劇烈變化時(shí)，常規(guī)算法得到的諧波電流大約存在一個(gè)周期的時(shí)滯，而采用預(yù)測(cè)算法則基本沒(méi)有時(shí)滯。

　　5結(jié)論本文提出了一種預(yù)測(cè)型諧波電流檢測(cè)方法。理況仍能給出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)值，并且克服了其他方法存在的時(shí)滯問(wèn)題，為有源濾波系統(tǒng)濾除諧波電流奠定了基礎(chǔ)。這種諧波檢測(cè)方法可用于一般整流負(fù)荷以及電力牽引負(fù)荷等的諧波電流檢測(cè)。