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摘要 摘要 随着现代电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统中得到广 泛应用，这为电能的传输和利用带来诸多好处。但与此同时，电力电子设备所消 耗的无功功率和产生的谐波对供电质量的影响也日益严重。电能质量动态补偿装 置，作为装配于配电网中，用于谐波抑制和无功补偿的新型装置，得到了广泛的 重视。 电能质量动态补偿装置的控制是影响电能质量动态补偿装置的性能的重要因 数，电能质量动态补偿装置的谐波补偿主要有数字补偿控制和模拟补偿控制两种， 数字补偿的优点是可以对电网谐波的补偿达到很精确的程度，不容易受到外界运 行环境的影响，但是要求运行速度很高的实时数字信号处理器，因此造价较高， 模拟补偿控制对硬件要求比较严格。 数字信号处理器d s p 具有快速性特点，十分适合于电能质量动态补偿装置的 控制。本文重点探讨了电能质量动态补偿装置的结构、控制方法、并以d s p 芯片 1 m s 3 2 0 f 2 4 0 为主要的核心控制芯片设计了整个控制系统，能够满足我们对实时补 偿的需求。 基于三相三线制电网为研究对象，使用了m a t l a b 仿真软件进行了实时的动 态仿真，得出的仿真曲线图表明了谐波电量检测方法和补偿控制方案的正确性， 最后设计出了一台电能质量动态补偿装置，并进行批量生产。 关键词：电能质量，数字信号处理器，m a t l a b ，谐波 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名：参址 日期：) ，占年妒月c 妒日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：羔拉导师签名： 日期：伊勿年妒月咱 电子科技大学硕士学位论文 1 _ 2 2 谐波问题的研究现状 我国对谐波问题的研究起步较晚。吴竟昌等人1 9 8 8 年出版的电力系统谐波 一书是我国有关谐波问题较有影响的著作。夏道止等1 9 9 4 年出版的高压直流输 电系统的谐波分析及滤波是近年出版的代表性著作。此外，唐统一等人和容健 纲等人分别独立翻译了j a r r i l l a g a 等的电力系统谐波一书，也在国内有较 大的影响“1 。 7 0 年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、 工业、交通及家庭中的日益广泛应用，谐波危害日趋严重。世界各国对谐波问题 予于充分关注。不少国家和国际学术组织都制定电力谐波和用电设备谐波的标准 和规定”“”。 电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍， 它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。从2 0 世纪 8 0 年代至今，电能质量动态补偿装置已经成为电力电子技术的研究热点之一。我 国在这方面研究起步较晚，2 0 世纪9 0 年代以来一些高校开始有源电力滤波器的研 究，研究工作以理论研究和仿真试验为主。近几年，电能质量动态补偿装置开始 进入实际工业现场，但实际应用水平有待提高“。 1 2 1 3 电网谐波的产生 在电力系统中希望交流电压和交流电流成正弦波形。正弦波电压施加在线性 无源器件，如电阻、电感或电容上，其电流和电压仍为同频率的正弦波形。但当 正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻 抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦波。这样，连接在同一点的其它设备 上就被施加了含有谐波成份的非正弦电压。所谓非线性设备就是在正弦供电电压 下产生非正弦电流或者在正弦供电电流下产生非正弦电压的设备“3 。 电力电子装置中，整流装置所占比重最大。目前的整流装置几乎均采用二极 管整流或品闸管相控整流电路。相控整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后 是众所周知的，几乎在整流装置普及应用的同时，对于它造成的谐波和功率因数 滞后问题便引起了广泛的重视，一些简单的无源滤波器和无功补偿器被设计应用 于以上问题。近年来，在电力电子装置大量应用之前，各种传统非线性设备，包 括电力变压器、旋转电机、电弧以及荧光灯管等，是电网中的主要谐波源。随着 各种整流器、逆变器、斩波器、开关电源以及不间断电源等大量使用，目前，电 2 第一章绪论 力电子设备已经成为电力系统中首要的谐波源“3 。 1 2 4 谐波的危害 谐波对公用电网及其设备或用电系统的危害，大致归纳为以下几个方面。“： 1 ) 谐波使电网设备产生额外的谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率， 增加电网线损。在三相四线制系统中，零线会由于流过大量的三次及其倍数次谐 波电流，造成零线过热。 2 ) 引起电力系统内部的并联谐振和串联谐振，将谐波电流放大，造成并联电容过 热甚至烧坏，影响电力系统的稳定运行； 3 ) 由于波形畸变产生额外的热效应，引起电机、变压器等设备过热，使绝缘老化， 降低设备的使用寿命； 4 ) 通过电力回路和通信回路之间的电磁耦合，对通信线路造成干扰，影响通信系 统的正常运行： 5 ) 使继电保护和自动装置产生误动作；同时也会导致电气测量仪表计量不准确。 1 2 5 谐波的定义以及一些基本概念 在国际电工标准( i e c 5 5 5 2 ，1 9 8 2 ) 中谐波( h a r m o n i c s ) 定义为“谐波分量 为周期量的傅立叶级数中大于1 的n 次分量”。在i e e e ( i e e e 标准5 1 9 1 9 9 2 ) 标 准中定义为：“谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍”。 力次谐波电压含有量( h a 珈o n i cr a t i o ) 以月r u ”表示咄”： 瑚u = 鲁1 0 0 ( ) ( 1 - 1 ) 式中u 。第n 谐波电压有效值( r m s ) ； u l 基波电压有效值。 n 次谐波电流含有率以脚l 表示， 舰u = 争1 0 0 ( ) ( 1 - 2 ) 式中l - 第聆次谐波电流有效值。 电子科技大学硕士学位论文 谐波电压含有量u 日和谐波电流含有量分别定义为 u 。= 1 讲 vn = 2 如= 1 ，： v 肛2 ( 1 3 ) ( 1 4 ) 电压谐波总畸变率z h d e ，( t o t a lh a r m o n i cd i s t o r t i o n ) 和电流谐波总畸变率 强加，分别定义为： 1 3 谐波问题解决方法 ( 1 5 ) ( 1 6 ) 电力电子装置和其它谐波源谐波污染问题的解决方法，可分为预防性和补救 性两类。预防性的解决方法主要是指避免谐波及其后果出现的各种技术。有以下 方法来解决谐波问题。1 。 ( 1 ) 开发有效的控制方法来减小或消除电力系统设备，主要是电容器、变压器 和发电机，工作时所产生的谐波。 ( 2 ) 对于电力电子装置谐波源，在完成其自身主要功能的同时，对装置结构本 身进行改造，使其工作时不产生或少产生谐波，并同时进行功率因数校正技术和 各种p 1 v m 整流技术，当然这只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。 ( 3 ) 补救性的解决方法主要是指在电力系统中通过使用各种l c 滤波器和电能质 量动态补偿装置完成谐波抑制与无功补偿的功能。本文所做的工作是采用电能质 量动态补偿装置进行谐波治理。 1 3 1l c 滤波器 l c 滤波器是传统的谐波补偿装置，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组 4 ) ， 仞 嘣 删 红“ 生 i | = 觋 四 第一章绪沧 合而成，它与负载并联，除了可滤除一定的谐波之外，还可进行无功功率补偿。 这种滤波器具有结构简单、容易实现、便于维护、既可补偿谐波又可补偿无功等 有点，但其本身所固有的缺陷限制了其发展”1 ： ( 1 ) l c 滤波器是针对特定谐波进行补偿的，对电网阻抗和频率的变化十分敏感， 滤波效果不易保证。 ( 2 ) l c 滤波器在滤除谐波的同时会产生无功，在以二极管整流器作为主要用电 设备的网络中，产生不必要的超前功率因数。 ( 3 ) l c 滤波器可能会跟电网阻抗发生并联谐振，将谐波电流放大，将谐波电流 放大，从而导致系统不能正常工作，甚至烧坏滤波器。 1 3 2 电能质量动态补偿装置 目前利用电能质量动态补偿装置进行谐波抑制与无功补偿是一个趋势。早在 1 9 6 9 年就有学者提出通过交流电网中注入三次谐波电流来减少电源电流中的谐波 成份，从而改善电源波形的新方法“。1 9 7 1 年s a s a k i 和m a c h i h i d a 的论文首次完整 的描述了电能质量动态补偿装置的基本原理 。1 9 7 6 年，g y u g y i 等学者提出了采用 p w m 变流器构成的电能质量动态补偿装置，这才确定了电能质量动态补偿装置的完 整概念和主电路的拓扑结构“1 。 电能质量动态补偿装置是用于动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装 置。采用电能质量动态补偿装置可以获得比传统方式更好的补偿性能，可以克服 上述无源滤波器的各项优点，并有以下优点。1 ： 1 ) 它在对频率和大小都在变化的谐波以及无功电流进行补偿时，对补偿对象的变 化有很快的响应，可实现动态补偿； 2 ) 可同时对谐波和无功电流进行补偿，补偿程度连续可调； 3 ) 补偿无功功率时理论上不需要储能元件，补偿谐波电流时所需的储能元件也不 大； 4 ) 受电网阻抗的影响很小，不易和电网阻抗发生谐振； 5 ) 即使补偿对象电流过大，有源滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用： 6 ) 既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿。 7 ) 能跟踪电嗣频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。 电子科技大学硕士学位论文 1 4 本文所做工作 课题“d s p 实现电能质量动态补偿装置”来自林洋电子有限公司。该项目是针 对抑制电流型负载产生的谐波电流和无功电流提出的，装置将连接于变电所的 1 0 k v 输电线上，目的是提高装置接入点的电流的波形因数，并补偿需要的无功电 流。 课题完成工作如下： 1 ) 分析装置的工作原理，建立系统模型并进行仿真，验证系统的可行性： 2 ) 组建并验证采用功率模块多重化结构的主电路； 3 ) 确定电能质量动态补偿装置的控制系统结构及电流检测算法； 4 ) 设计电能质量动态补偿装置数模混合结构的控制系统硬件电路； 5 ) 完成控制系统软件设计； 6 ) 完成整机的安装调试； 在以上的工作基础上，整个论文的组织结构如下： 第一章绪论 第二章电能质量动态补偿装置原理 第三章电能质量动态补偿装置的主电路设计 第四章主控系统硬件设计 第五章主控系统软件设计 第六章仿真及实际应用 第七章总结 第二章电能质量动态补偿装置原理 第二章电能质量动态补偿装置原理 本章首先分析了电能质量动态补偿装置的工作原理，在对几种电能质量动态 补偿装置常用的谐波电流检测方法以及补偿电流生成技术进行分析之后，根据我 们的实际的技术要求选用适当的谐波电流检测算法。本文采用了一种多重化功率 模块并联技术，以解决输出功率和开关频率之间的矛盾。 2 1 系统构成与工作原理 电能质量动态补偿装置是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子 装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服 l c 滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。 电能质量动态补偿装置可以按照使用的变流器类型、主电路结构以及所接入 系统的电源情况进行分类。按照所使用的变流器类型可分为电流型( c s i ) 和电压型 ( v s i ) 两类；按照与负载连接的拓扑结构可分成并联型、串联型以及串并联混合型； 按照所接入系统的电源情况可以分为用于直流系统的直流电能质量动态补偿装置 和用于交流系统的交流电能质量动态补偿装置。按照所接入系统电源情况交流有 源滤波器又可分为单相、三相三线制以及三相四线制电能质量动态补偿装置等。 这些不同的补偿装置有各自适用的范围。本文选用三相三线制、电压并联型结构。 2 1 1 电能质量动态补偿装置系统构成 如图2 1 所示为三相三线制并联型电能质量动态补偿装置的系统构成图。图 中的三相三线非线性负载为被补偿谐波电流源，采用了带阻感性负载的三相二极 管整流桥产生谐波电流。电感三p 三 三。分别代表三相的电网阻抗。由i g b t 构成的电压型变流器以电容器作为直流侧储能元件。，。为电源电流，f ，负载电流， 0 为有源电力滤波器输出的补偿电流。由图中可以看出，电源电流等于负载电流 与补偿电流之和。 电子科技大学硕士学位论文 2 1 2 电能质量动态补偿装置的工作原理 并联型电能质量动态补偿装置的工作原理是：补偿装置检测被补偿对象的电 流瞬时值，经指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号，该信号经过电流跟踪 和电流调制后送给驱动电路，最后变流器根据驱动信号产生所需要的补偿电流， 补偿电流与谐波电流互相抵消。 图2 1 并联型电能质量动态补偿装置系统构成图 图2 2 动态补偿装置补偿电流型谐波源时的等效电路图 以a 相为例，并联型电能质量动态补偿装置补偿电流型谐波源时的等效电路 第二章电能质量动态补偿装置原理 图如图2 2 所示。图中下标f 和h 分别表示基波成分和谐波成分。 从图中可以得到，n 次谐波电流： 姿堕+ 1 一j c h n 丘抽= 二纽i 一 ( 2 一1 ) 1 + 善堕 z ” 若电源电压没有畸变，即口。= o ，只要己= l ，则l = o 。这说明并联型有 源电力滤波器可以补偿负载产生的谐波电流，从而使流入电网侧的谐波电流为零。 图2 3 并联型动态补偿装置补偿负载无功电流时的等效电路图 同理，并联型电能质量动态补偿装置补偿无功电流时的等效电路图如图2 3 所示。图中下标p 和q 分别表示有功成分和无功成分。 从图中可以得到，无功电流： o ( 卜l ) 南i ( 2 2 ) 只要五g k = o ，则五g = o 。这说明并联型电能质量动态补偿装置可以补偿负 载产生的无功功率，从而达到提高功率因数的目的。 若令五= 五。+ 瓦。，则此时电能质量动态补偿装置既可以补偿负载产生的谐波 电流，又可以对无功进行补偿，从而达到抑制谐波、补偿无功的目的。 9 电子科技大学硕士学位论文 2 2 谐波电流检测及补偿电流指令产生方式 目前电能质量动态补偿装置中，谐波和无功电流的检测方法应用有很多。最 早采用模拟滤波器来实现，即采用限波器将基波电流分量滤除。或采用带通和带 阻滤波器得出基波分量。 随着计算机和微电子技术的发展，开始采用傅立叶分析的方法，根据一个周 期的采样电流值进行计算，最终得出所需的谐波和无功电流。现在应用最广的是 基于瞬时无功功率理论的方法，在只检测无功电流时，完全无延时的得出检测结 果。对有源电力滤波器中的谐波与无功电流检测方法的分析和比较选择。 2 2 1 采用带通或带阻滤波器的谐波电流检测方法 采用带通滤波器的检测方法如图2 4 所示，采用带阻滤波器的检测方法如图 2 5 所示。 图2 - 4 采用带通滤波器的检测方法图2 5 采用带阻滤波器的检测方法 这种方法由于实现起来直接、方便，因而电能质量动态补偿装置发展的初期 得到较多使用。但这种电流检测方法由于检测滤波器的中心频率固定，当电网频 率波动时，滤波器效果变差。滤波器的中心频率对元件的参数十分敏感且不可避 免的产生了附加的相移。这样，使得滤波器要得到理想的幅频特性和相频特性是 非常困难的。另外，使用这种方法是无法检测出基波无功电流和负序电流的。现 在，这种电流检测方法已经很少被采用了。 2 2 2 基于瞬时无功理论的谐波电流检测方法 三相电路瞬时无功理论首先于1 9 8 3 年由赤木泰文提出。这项理论是以瞬时无 功功率p 和瞬时无功理论q 的定义为基础的，由于这些概念都是在瞬时值的基础上 定义的，概念都是在瞬时值的基础上定义的，所以它不仅适用于对正弦波的分析， 也适用于对非正弦波和任何过渡过程的分析，具有较好的实时性。 电子科技大学硕士学位论文 自适应检测方法，基于补偿电流最小原理检测谐波和无功电流的方法，基于神经 网络理论的谐波电流检测方法等等“5 ”。“。”3 。这些检测方法或因还不成熟，或因不 便于实现，都还很少应用于实际产品之中。 本文所设计的电能质量动态补偿装置要求具有分次补偿谐波电流和按设定比 例补偿无功功率的功能。这些功能都可以在程序中设定。因此，本文选用离散傅 立叶变换作为电流检测的方法。这种方法是最适用于工业实际的。 2 3 补偿电流跟踪控制方式 电能质量动态补偿装置可分为两大部分，指令电流运算电路的作用是得出补 偿电流的指令信号。据此，由补偿电流发生电路产生补偿电流。电流跟踪控制电 路正是补偿电流发生电路中的第一个环节，其作用是根据补偿电流的指令信号和 实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通 断的p 删信号，控制的结果保证补偿电流跟踪其指令信号的变化。由指令运算电路 产生的指令，需要转化为相应的p w m 信号才能驱动主电路变流器生成相应的补偿电 流。p w m 波形生成方法主要分为计算法、调制法和跟踪法三种。本文采用跟踪法生 成驱动信号。这种方法不是用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流或 电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时 值比较来决定变流器各功率开关的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化。跟踪 控制法常用的有滞环比较法、定时比较法和三角波比较法“。 2 3 1 滞环比较法 滞环比较法也是瞬时比较方式，如图2 8 所示。实际输出电流采样值f ，与指令 信号f ：的差值f 。送入滞环比较器。当f ，大于滞环的上限设定值时，比较器输出 为1 ，使f c 增大；当小于滞环的下限设定值时，比较器输出为o ，使f c 减小。这 样，通过环宽2 h 的滞环比较器的控制，f 。就在f ：+ h 和一h 的范围内，呈 锯齿状的跟踪指令电流。 这种控制方式中，滞环的宽度h 对补偿电流的跟随性能有比较大的影响。当h 较大时，开关通断的频率即电力半导体器件的开关频率较低，故对电力半导体器 件的要求不高，但跟随误差较大，补偿电流中的高次谐波较大。反之，虽然跟随 误差小，但是开关频率较高。 第二章 电能质量动态补偿装置原理 图2 8 滞环比较电流跟踪法示意图 采用滞环比较方式的电流跟踪型p w m 变流电路有如下特点： 1 ) 硬件电路简单，属于实时控制方式，电流响应快，跟踪精度可被控制在两倍环 宽的范围之内： 2 ) 不用载波，输出电压波形中不含有特定频率的谐波分量； 3 ) 功率器件的最高开关频率不受控制； 和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多。 2 3 2 定时控制比较 用一个时钟定时控制，每个时钟周期对越判断一次，使得p w m 信号至少一个 时钟周期才变化一次，器件的开关频率不会超过时钟频率的一半。 定时比较法如图2 9 所示。与滞环比较跟踪法相比，这种方法设定了一个固定 的时钟，只有在特定的时刻才对指令信号与被控对象反馈量进行比较，在根据两 者偏差的极性来控制变流电路开关期间的通断。使被控量跟踪指令信号。 偷乇。 j 7 弋乡 一 p w m 信号 f 干岩 图2 9 定时比较电流跟踪法示意图 与滞环比较跟踪法相比，采用定时比较电流跟踪方式时，由于电流控制误差没有 一定的环宽。所以控制精度会低一些，补偿电流的跟随误差是不固定的，也就是 说电压毛刺忽大忽小；但功率器件的最高开关频率受到了限制。 2 - 3 3 三角波比较 三角波比较法如图2 1 0 所示。实际输出电流采样值与指令信号e 的差值0 第二章电能质量动态补偿装置原理 2 5 多重化设计 与小功率不同，研制大功率产品装置时，功率器件的发热问题和装置制造、 维护的复杂性问题将会更加突出。与此同时，电力电子器件随着容量的增大，其 允许的开关频率越来越低，所以在将a p f 用于大容量谐波补偿时就面临着器件开关 频率与容量之间的矛盾。本文所设计有源电力滤波器的主电路采用了移相多重化 技术以解决这些问题。这项技术在电能质量动态补偿装置中还较少使用。采用这 项技术所设计的装置易于制造、便于维护，可获得很好的可靠性，与此同时由于 提高了等效开关频率从而达到更好的补偿效果。 图2 1 2 所示为移相多重化示意图。在这个示例中，两个结构、器件参数完全 相同的变流器共同连接在一个负载之上。这两个变流器的输出值跟踪相同的指令 信号，而他们的三角载波在相位上被错开了1 8 0 。这样，这两个变流器相对应位置 的功率开关器件的动作时间，将会被错开大约l 2 个开关周期。通过这种方法，可 以提高整个变流系统的开关频率。从而在不提高每个功率开关器件实际开关频率 的情况下，提高整个变流器的输出特性”1 。 在流器1 ：= 图2 1 2 移相多重化技术示意图 图2 1 3 至图2 一1 5 为功率模块多重化技术的仿真波形。所使用为p o w e r s i m 公司 所推出的s i m c a d 。图2 1 3 ( a ) 为两个功率模块所共用的指令波形。图2 1 3 ( b ) 为两 电子科技大学硕士学位论文 个功率模块各自的三角调制波形，频率设为5 0 0 h z ，他们在相位上相差1 8 0 。图 2 1 3 ( c ) 为两个功率模块中a 相上管的驱动逻辑波形。7 ，”3 。 图2 一1 4 ( a ) 、( b ) 为单个功率模块输出的电流波形，可以看出，每个功率模块 的输出电流都跟踪着同一个指令波形。图2 一1 4 ( c ) 为两个功率模块并联后总输出电 流波形。图2 一1 5 分别为单个功率模块输出电流及总输出电流频谱图。可以看出两 个功率模块并联多重化后的等效开关频率为单个功率模块实际开关频率的2 倍。 s i o 匕 s l m - 0 吣 1 a a 5 均 2 瞌) 1 1 05 0 0 。0 图2 一1 3 ( a ) 指令波形 图2 1 3 ( b ) 三角载波 嗽霸；霹拇罔围f l 竭；f 羽：彝盘；霹；融阳同；f 蛾f丑翔月扭日豫薹 盘挺眶皿：扭；日弱陬 8 0o o0 0 0 0 图2 1 3 ( c ) 驱动波形 1 9 l 辩 n 辩 1 w 辩 博 图2 - 1 4 ( a ) 功率模块1 指令和输出电流 图2 1 4 ( b ) 功率模块2 指令和输出电 电子科技人学硕士学位论文 第三章电能质量动态补偿装置主电器设计 本文所设计制造的电能质量动态补偿装置将被安装在变电所l o k v 交流母线 上，采用三相三线制方式。对不大于3 0 0 k v a 的谐波源负载进行有效补偿，补偿范 围为2 2 5 次谐波；能够补偿无功功率，最大无功功率补偿能力为1 0 0 k v a r 。装置 的效率大于9 0 。本章对装置的主电路结构和参数进行设计。 3 1 主电路结构 电能质量动态补偿装置将被挂靠在1 0 k v 中压电网上。有三种方法实现这个电 压要求。第一种是采用功率器件串联的方法以达到所需要电压等级，采用这种方 法需要保证每组功率器件中的每个开关元件在动态过程中承受相同的电压；第二 种方法是将功率器件组成功率模块之后再串联，采用这种方法每个功率模块的控 制信号与驱动信号必须有较好的电气隔离；第三种方法是将1 0 k v 电压先通过变压 器降压到3 8 0 v 再作处理，l 采用这个方法，变流器的电压等级较低，但输出电流较 大。经过比较，选用第三种方法，即变流器通过3 8 0 v 到1 0 k v 的升压变压器挂接电 网。 与其它三相交流电力设备的容量定义相同，电能质量动态补偿装置的容量踺 义为： s = 3w( 3 - 1 ) 式中，u 和分别为有源电力滤波器交流侧线电压和相电流的有效值。有源 电力滤波器所接入电网的交流电压是一定的，因此s 主要由，决定，而j 的大小和 装置的补偿目的( 即是只补偿谐波还是要同时补偿谐波和无功) 有关。只补偿谐 波时，电能质量动态补偿装置的补偿电流与负载电流中的谐波分量大小相等而方 向相反，两者的有效值是一样的，这种情况下，s 取决于负载电流中谐波的大小。 对于情况较恶劣的三相整流电路，其交流侧电流中的谐波分量有效值约为总有效 值的3 0 ，因而要求电能质量动态补偿装置的容量约为负载装置的容量3 0 。当 谐波源不同时，要求电能质量动态补偿装置的容量也不同。如果要求电能质量动 态补偿装置同时补偿谐波和无功，则装置容量由补偿对象中谐波组成及要求补偿 皇士型垫盔兰堡主兰垡丝苎 流的跟随特性。这是主电路参数设计的基本出发点。 对式( 3 - 4 ) 进行简化，考虑f 。 o 时，叩。2 击。斑 。+ ，而当 讲。讲i ，： + c o 时，玑= 一硪。酬。因此式( 3 - 4 ) 可简化为： 叩。= 击。衍l 。m + = ( 口。十k 。圪) ( f 。 7 0 0 0 h 一7 0 7 f h d p 一一 0 0 0 0 h 0 0 7 f h 7 4 附录 g l o b a lv a r i a b l e si d e n t i f i a c t i o n s d e fp b a d d r p b a d d r l d e fp c a d d r p e a 叻r 1 d e fp u l s e d e fw i d t h d e fi a d e fi b d e fi c d e fi c l d e fc a p i s r ：d e ft m d d c f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f d e f s u b r o u t i n e s d e f d e f d e f d e f d e f d e f c 1 a r k ei n p u t ：c 1 a r k ei n p u t t e m p o r a r yv a r i a b l e i a f ，i b f ，i c f： i a c ，i b c ，jc c ：c o m m a n dc u r r e n t i a f f ，i b f f ，i c f f 一一s t _ b t t i c f f l i d f v b o o t x n _ y n a c t i n s t a t e o u t s t a t e g p r c o u n t c t u d c d p v i d e n t i f i a c t i o n s p w m g i n p e r i c a p i s r e n d c a p i s r t p l i s r i n p e r i 7 5 电子科技大学硕士学位论文 d e fs t a r t ：d e fp 1 2 ：g l o b a lv a r i a b l e sd e c l a r a t i o n s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s b s s p b a d d r 1 p b a d d r l - l p c a d d r 1 p c a d d r l 1 u d c a d d r 1 u d c a d d r l ，1 f s b 1 f s c 1 p u l s e 1 w i d t h 1 i a 1 i b 1 1 c ，l y 1 i a f f 1 i b f f 1 i c f f 1 rs tb i t ，1 u d c d 1 i a c 1 i b c 1 i c c 1 i i b i t 1 p v 1 i a f 1 i b f 1 i c f 1 i a l f a 1 i b e t a 1 t m p ，1 i d 1 i q ，1 t m p l ，1 i a f l f a 1 i b f e t a 1 i f d r e f 1 d h a s ec u r r e n ti a p h a s ec u r r e n ti b ：a l f a a x i sc u r r e n t ：b e t a a x i sc u r r e n t t e m p o r a r yv a r i a b l e 7 6 t e m p o r a r yv a r i a b l e 电子科技大学硕士学位论文 ：l o c a lv a r i a b l e s ： b s s i n d e x ，l：i n d e xo ft h es i n et a b l e ：v a r i a b l e s ： b s s s q r t 3 i n v ，1 ，b s s h a l f s q r t 3 ，l c o n s t a n td e c l a r a t i o n s l o o k u dt a b l ed e c l a r a t i o n v e c t o r s s e c t”v e c t o r s “ r s v e c t i n t l i n t 2 i n t 3 i n t 4 i n t 5 i n t 6 r e s e r v e d s w i n t 8 s wi n t 9 s wi n t l 0 s wi n t l l s wi n t l 2 s wi n t l 3 s wi n t l 4 s wi n t l 5 s wi n t l 6 t r a p n m ib e m ut r a p s wi n t 2 0 s wi n t 2 l s wi n t 2 2 s wi n t 2 3 s e c t p h a n t o m ：c a p i n t ：a d c i n tb ：a d a e n d 1 s q r t ( 3 ) ：s q r t ( 3 ) 丰0 5 bs t a r t ：p mo r e s e tv e c t o r 1 b a d i s r ：i n t l b a d a e n d ：p m2i n t1 e v e ll4 b t p l i s r ：p m4i n tl e v e l25 b p h a n t o m ：p m6i n tl e v e l36 bc a p i s r ：i n t 4 bc a p i m ：p m8i n tl e v e l4 bp h a n t o m ：p mai n tl e v e l58 bs t a r t ：i n t 6b a d b e n d ：1 e v e l69 bp a n t o m ：跚e ( a n a l y s i si n t ) l o bp h a n t o m ：p m1 0u s e rs wi n t b p h a n t o m ：p m1 2 u s e rs wi n t bp h a n t o m ：p m1 4u s e rs wi n t bp h a n t o m ：p m1 6 u s e rs wi n t b p h a n t o m ：p m1 8 u s e rs 埘i n t b p h a n t o m；p m1 au s e rs wi n t bp h a n t o m ：p ml cu s e rs wi n t bp h a n t o m ：p ml eu s e rs wi n t b p h a n t o m ：p m2 0 u s e rs wi n t bp h a n t o m ：p m2 2 t r a dv e c t o r p h a n t 叫 ：p m2 4 n o nm a s k a b l ei n t 3 bp h a n t o m ：p m2 6e j l 】u l a t o rt r a d 2 b p h a n t o m：p m2 8u s e rs wi n t bp h a n t o m ：p m2 au s e rs wi n t bp h a n t o m ：p m2 cu s e rs wi n t b p 卧n t o m ：p m2 e u s e rs wi n t 一 p v e c s bs t a r t bc a p i s r a d c i s r ba d a i s r 菇垂； 埔藿娄蠢巽囊囊 f 捌霉职ii 、订廿；锌耋器枣半l 刊竞；! ! o 叫珀孽生j 鼍i 丰王j 4 串卓l oi x “霪嘉d i d 受习刊叫纽：词d 鏖! 丑私d i 叫q 舄 羹叼襄嘴d l 五晶i i d g i 叫塑鞫鞫i 辜舞叫叫i 。t n j 盯叫篷i i 王电薹i ：i 叫；i 耋q q 薅i 叫c j 蛋x ；xd c 爿羹露叫i 奠x x ：i 强；i 冀；重萏萏i d i i 蠢；圭节柔未辜辜l 丰辩王罩军半萋矗采术l 来 圭 l t a 碍蚌e 最te 鬻_ “篆rm 巧r r 邸k i ”婵釜e l 3 3 伴歌 ；e p r n 廿t r ￥* 甲j ；盎姑辫u o h 珥l l l 娶器k ! ! ! 舅l s s 一 。上栏氍氍黼 h 世蚱f f “h l l 且ol a ；f b k 耋呈 蚰蟊i 耋i 誊鎏开m y l i l q 外7 霎 ”k 叶i 坪m 瀚针n 什。矧) 1 1 吒”l i 黯x h h r ! ! e f dx 玎泔汴1 1 h l 1 讨 轧 斜0 一 k 聪 轴如) i ? 札k 甲“；l # 鬻q 仆升k 嚣特g 叠萋莛强r i i u n k 1n h 必洲仨辩? 未d 4 ；斛# 娇x 毛芒h 鬻刈r 衽矿宁l l j l 凸姜姜霸孽 孽蛆列孽墨习习兰若! l d 茎圭生睾| 丰 l 丰 ；l 军军l i 荽珀g 錾委哇mu ；l l l 毡； ； h ；l # h e j ；t 圭；薹圭i j 垂薹壬 未未丰丰丰 喜王主生垂主羹i 珀 舀强羹霎蛇蟑j i i l 件”一弭；雕! i 藩霆鐾 “鬻1 j ；厅廿n t 舢猪a 弹￥奄 qj 辩鞠 u “r 苗 k k u n ；j | * - i 年年匕io l l 挂i s 营e 忙0 n h e “ej xl l | r ；心呐雪一0 l 鳟 x 电子科技大学硕士学位论文 s p l k # 0 0 0 0 h ，t 2 c o n s p l k # 0 0 0 0 h ，t 3 c o n s p l k # 0 0 0 0 h ，c o m c o n s p l k # 0 0 0 0 h ，a c t r s p l k # 0 0 0 0 h s a c t r s p l k # o o o o h ，d b t c 0 n s p l k # 0 f f f f h e v i f r a s p l k # 0 f f f f h e v i f r b s p l k # o f f f f h ，e v i f r c s p l k # 0 0 0 0 h c a p c o n s p l k # o o o o h e v i m r a s p l k # 0 0 0 0 h ，e v i m r b s p l k # o o o o h ，e v i m r c s e tu de v e n tm a n a g e rm o d u l e t 1 c o m p a r es e tl o：3 5 0：d e f f e r e n t t 1 p e r l 0 ds e t7 8 3：7 8 3f l a s h ：1 5 6 3： 5 1 27 8 2s e t su pp e r i o df o r1 2 8 k h z ( 2 5 6 ) f r e q u e n c y l d p # 2 3 2：d p = 2 3 2 ，d a t ap a g ef o re v e n tm a n a g e ra d d r e s s e s s p l k # t 1 c 删p a r e ，t 1 c m p r ：t 1 c m p rs e tu pf o r5 0 d u t yc y c l e s p l k # 1 9 9 0 t 2 c m p r： s p l k # t 1 c o m p a r e ，t 3 c m p r ： s p l k # o o o o o l 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 b ，g p t c o n：g p t c o n g pt i m e rc o n t r o lr e g is t e r s p l k # t l p e r i o d t 1 p r：t 1 p r = t l p e r l 0 dv a l u ef o rsa l i l p l i n gf r e q s p l k # t l p e r l 0 d t 2 p r s p l k # 6 0 0 0 0 。t 3 p r：t 3 p r = 2 4 m s s p “# o 0 0 0 h 。t 1 c n t：c l e a rg pt i m e r1c o u n t e r s p l k # o o o o h t 2 c n t：c 1 e a rg pt i m e r2c 0 u n t e r s p “# 0 0 0 0 h t 3 c n t；c l e a rg pt i m e r3c o u n t e r s p l k # 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 b ，t 1 c o n ：t 1 c 0 n g pt i m e rlc o n t r 0 1r e g i s t e r s p l k 抖0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l l b ，t 2 c o n：g pt i m e r2 s p l k # 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b ，t 3 c o n：g pt i m e r3 s e tu pd i g i t a li op o r t 一一一一一一一一一一 l d p # 2 2 5：d p = 2 2 5 ： a d d r e s s e s7 8 0 0 ht o7 0 7 f h s p l k # 0 0 0 0 l o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 b o c r a：o c r a 一0 u t p u tc o n t r o lr e g i s t e ra 0 1 5 2 9s p l k # 1 1 1 1 0 0 l o b ，o c r b s p l k 并1 1 1 1 1 0 1 0 b o c r b：i o p c 3e n a b l e s p l k# 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 b ，p b d a t d i r 8 0 附录p o i n tp f l ：ldp#224 ：木术牛木牛木年术木术丰丰丰丰年 木 木 丰半球丰术术木木丰年水半木丰丰牢木术半丰丰木木 车丰丰丰丰木木水幸木幸幸丰木 ：configurex i n t l c 胖 ：卑丰术木枣木木牛木木木木丰木丰枣丰丰半半丰丰丰丰半球木木水半年丰木丰术半木丰丰木丰丰丰幸丰丰木半牢半丰幸幸木木术术s p l k # o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 b ，x i n t l c r ：fallinge d g e ：半半半年丰木术唯丰丰木半丰水牛丰丰木丰丰枣丰丰木术木木十幸术木木丰术丰术丰丰术木术丰丰木木水半年术幸幸水木丰术木丰：c o n f i g u r en h i i i c r ：木木木木丰木丰丰卓丰丰丰木丰枣木木木木幸术幸幸丰宰术丰丰丰幸丰丰半半术丰木木水木幸木丰丰丰木丰卓丰木丰 s p l k # 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 b 脒i i c r ：木木术丰丰木半丰丰丰木木术木丰丰斗车木木木木丰丰术丰丰丰木术丰半术丰木术丰丰卡车术木丰木木丰丰木术枣车木木木牵年： c o n f i g u r ex i n t 2 c r ：牛半年半木术木半术丰牛半幸丰木丰木木枣木斗年半唪丰术车丰车丰丰木木丰半牵丰丰牛牛木水半木术丰丰丰木术串幸丰木s p l k # 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 l b ， xint2cr：# 6 8 9 ：f a l l i n gd g e ：木丰率牛卡车木木木木丰木丰拳术木球丰木半木半术术半年丰术木木木木木木丰丰丰木术串丰丰木术枣半芈幸木木木丰丰木丰木丰木：c o n f i g