华北水利水电大学研究生论文答辩PPT

1、EPWM斩控式无功补偿装置的研究研 究 生：曾 浩指导教师：侯树文 副教授专业名称：水 利 水 电 工 程论论 文文 整整 体体 思思 路路 本文分析研究了无功补偿的原理，介绍了国内外无功补偿的现状与发展趋势，并根据现有无功补偿装置的优缺点，给出了一种新型无功补偿装置EPWM斩控式无功补偿装置。EPWM斩控式无功补偿装置应用静止无功补偿器原理，使用新型电力电子器件IGBT组成的斩控调压电路搭建了无功补偿装置的主电路，利用等脉宽调制技术来控制IGBT的导通和关断，使用AT89C51单片机系统和8253计数器对电网无功功率进行实时监测，并根据单片机系统的自寻优无功补偿算法对电力系统进行合理的动态无

2、功补偿。文中根据搭建出的电路结构，对EPWM斩控式无功补偿装置的原理进行了分析和计算，在MATLAB中的Simulink平台下对它的主电路搭建了模型并进行了相应的模拟仿真。仿真结果表明EPWM斩控式无功补偿装置操作方便、响应速度快，谐波量小易消除，满足系统无功补偿动态的要求。论文结构自寻优控制系统的软件实现5EPWM斩控式无功补偿装置的研究 3EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 6绪论12现有无功补偿装置的研究345EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真结论与展望67 绪论1u本课题的研究背景及意义u无功补偿的基本原理u无功补偿技术的研究现状u当前无功补偿技术的不足u 无功补偿的技术要求

3、u无功补偿的发展趋势u本文研究目的和主要工作u本课题的研究背景及意义 电力系统传统上可以分为发电、输电、配电和用电四大部分。发电系统输出的电能通过输电系统后，经过配电系统给各级用户使用。电网中数量巨大的变压器、配电线路和感性负载等无功负荷每时每刻都要消耗大量无功功率，无功功率传输会导致电网线路损耗增加，使电网电压和用户端电压下降，严重影响系统供电质量，对电网的发电、输电和配电三大系统都会产生不良影响，影响整个电网系统的稳定性和经济性。此外，电网在传输电能过程中，特别是在中低压配电网和感性负载中产生的无功损耗造成了电能的巨大浪费，大大降低了电能的利用率，所以有必要采取有效的措施减小配电网和感性负

4、载的无功损耗，其中比较有效的措施是在电网中加入无功补偿装置。 绪论1 无功补偿装置可以有效提高电能质量和电能利用率，节约电能成本，在电力系统规划运行中有着举足轻重的地位。合理的无功补偿，可以最大限度的减小电网中电能的损耗，最大程度的提高电能质量，有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性；反之，如果选择不合适的无功补偿或无功补偿使用不当，就可能会造成电力系统电压闪变、电网稳定性下降、电能利用率降低、电网谐波增大等很多不良后果。因此，研究合适的无功补偿装置对电网进行无功补偿，有着重大实际意义。 绪论1u 无功补偿的基本原理 电网输出功率包括有功功率和无功功率两部分。有功功率是指直接消耗的电能

5、或转换为其他形式的能并利用其作功的电能，无功功率指的是可以和其他形式的能相互转化但不能利用其作功的这部分电能。无功功率在电路中传输会加重电气线路和变压器负担，增加线路损耗，降低电能利用率，所以需要减小线路中的无功功率。 在电路中并联电容器，就可以提高电网功率因数，减小线路中的无功功率。当电路中并联的电容产生的电流能有效地减小负载的无功电流，就减小了无功功率的传输，这种在电路中安装补偿电容器用来减少无功功率的方式就叫做无功补偿。 绪论1 绪论1u 无功补偿技术的研究现状 电网中无功补偿装置方式按照不同安装位置可分为集中补偿、分组补偿及就地补偿。目前配电网中装设的无功补偿装置主要有同步调相机、并联

6、电容器、静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)和静止无功发生器(Static Var Generator-SVG)等。基于综合性考虑电气性能和经济性的原则，静止无功补偿器和静止无功发生器目前的使用范围越来越广，而且在无功补偿控制中的地位也越来越重要。 u当前无功补偿技术的不足 国内现有无功补偿装置的功率因数检测大多数采用独立电路对每一相的电压和电流(或三相中的两相电压和剩下的一相电流)进行过零点检测，然后根据相电压和电流过零点的时间差来计算出其相角差，再得到功率因数值，最后把测量出的功率因数的值作为补偿电容投切的判据。这种检测方法设计简单，而且控制起来方便，但是

7、它也存在着以下缺点： (1) 精度不高。 (2) 三相负载不平衡时会出现无功过补偿或无功欠补偿的情况。 (3) 在轻负载时容易出现补偿电容器投切振荡。 (4) 电网谐波较大时，补偿电容器容易损坏。 (5) 无功补偿投切瞬间产生很大的冲击电流，降低电网稳定性。绪论1u 无功补偿的技术要求 随着电力系统的快速发展及日益严格的无功要求，无功补偿的发展技术要求如下： (1) 无功补偿装置和配电线路综合测试仪器一体化，以适应城市电网改造，实现电网的实时监控。 (2) 实时准确地测量系统无功参数，并根据无功参数快速准确投切补偿电容器，提高系统动态稳定性，以适应无功负荷不太稳定的电力系统。 (3) 减小甚至

8、消除无功补偿过程中产生的谐波。研发兼有无功补偿和滤波器双重功能的无功补偿装置，将成为电网无功补偿的研究趋向，成为稳定电网功率因数、稳定电网电压、抑制系统谐波、提高电能质量的有效手段。绪论1u无功补偿的发展趋势 根据无功补偿技术的要求，无功补偿发展的趋势有：无涌流电容投切器，电力有源滤波器，综合潮流控制器等。其中，无涌流电容投切器的研究积累的经验最深厚，也是目前无功补偿技术领域的研究重点。对于无功补偿技术的发展，还要在快速准确检测无功信号、优化精简主电路、实时保护电力系统、抑制谐波和优化算法上下很大功夫。在未来，无功补偿技术将更加经济有效，更加准确迅速。绪论1u本文研究目的和主要工作 (1)介绍

9、无功补偿控制技术的背景和现状及无功补偿的发展趋势。 (2) 对现有的无功补偿装置进行研究分析，发现现有无功补偿技术中的优缺点。 (3) 提出一种新的无功补偿装置EPWM斩控式无功补偿装置。 (4) 采用ATMEL公司推出的AT89C51单片机为处理核心配合计数器，利用新型电力电子器件IGBT，设计无功补偿装置的硬件电路和单片机的最小系统。 (5)给出自寻优控制系统的程序流程图，并用汇编语言写成了自寻优控制系统各个组成部分的运行程序。 (6)在MATLAB中Simulink平台下，对主电路进行仿真，证明EPWM斩控式无功补偿装置的可行性。绪论1u现有无功补偿装置的种类u同步调相机u并联电容器u静

10、止无功补偿器u静止无功发生器2现有无功补偿装置的研究2现有无功补偿装置的研究u现有无功补偿装置的种类 目前无功补偿装置主要有：同步调相机、并联投切电容器、静止无功补偿器 ( Static Var Compensator SVC)、 静止无功发生器( Static Var GeneratorSVG)等。2现有无功补偿装置的研究u同步调相机 同步调相机的实质就是空载运行的同步发电机或同步电动机，只不过它只是用来提供或吸收无功功率，以补偿系统的无功需求，改善电网功率因数。 同步调相机有三种运行方式：过励磁运行、欠励磁运行、负励磁运行。同步调相机的过励磁运行可以补偿电网无功功率，提高功率因数。同步调相

11、机的欠励磁运行用于吸收电网中多余的无功功率，从而达到调整电网电压的目的。同步调相机负励磁运行在理论上可以提高吸收电网无功功率的能力，扩大调压范围，但是目前尚未开发。在正常励磁条件下，同步调相机既不会吸收无功功率，也不会产生无功功率；在过励磁条件下，同步调相机向电网输送感性无功功率；在欠励磁条件下，同步调相机从电网吸收感性无功功率。2现有无功补偿装置的研究u并联电容器 并联电容器是电网中常用的一种无功补偿设备。传统的无功补偿装置中，让补偿电容器与电感支路并联在一起，电感吸收无功功率时电容器发出无功功率，电感发出无功功率时电容器吸收无功功率，这样就实现了由电容器发出的无功功率来补偿感性负载(如电动

12、机、变压器等)需要吸收的无功功率。它的特点是价格便宜、易于安装维护，主要用来控制电路功率因数和调节无功功率补偿。补偿电容器一般并联在变压器的低压母线上或大型负载设备旁边，用来改善母线或负载的功率因数，减少电网电压损耗，提高系统电压水平，保证供电质量。补偿电容器安装方便、成本较低，在调节效果接近的条件下，补偿电容器比同步调相机的成本低很多，因此，补偿电容器逐渐取代了电力系统中的同步调相机。2现有无功补偿装置的研究u静止无功补偿器 静止无功补偿器(SVC)是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置，它将可控电感元件和电力电容器组，并联在降压变压器低压母线上。SVC是通过控制饱和电抗器

13、饱和度或晶闸管导通时间来改变系统中电抗器和电容器的容量之和，即输电系统的导纳，从而达到改善无功的目的。SVC按控制对象和控制方式不同，可分为饱和电抗器、晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器，以及晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器的混合型静止无功补偿器等。 u静止无功补偿器 SVC的无功调节是通过控制电力电子开关器件的导通时间来改变其容量，以控制主电路中电流的大小，使整个装置平滑地从发出无功渐变到吸收无功或从吸收无功渐变到发出无功，从而改变电路中的无功大小和性质，达到动态无功补偿的目的。SVC中电容器提供固定的容性无功，补偿电抗器输出可控的感性无功，感性无功可以抵消容性无功，只要控制系统无功即系统

14、所需无功与SVC的容性无功和感性无功三者之和保持为常数，就能控制电网功率因数为常数，保持电压稳定。2现有无功补偿装置的研究u静止无功发生器 静止无功发生器(SVG)的基本工作原理就是利用可关断大功率电力电子器件 (如IGBT)组成自换相桥式电路，与电抗器一起并联在电网上，通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制交流侧电流，就可以控制该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，从而实现无功动态补偿的目的。因为电力系统的负载多为阻感性负载，需要从电网中吸收无功功率，降低系统的功率因数，所以可以利用静止无功发生器(SVG)对其进行无功补偿，稳定系统的功率因数。2现有无功补偿装置的研究uEPW

15、M斩控式无功补偿装置的基本原理uEPWM斩控式无功补偿电路的分析EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33uEPWM斩控式无功补偿装置的基本原理EPWM斩控式无功补偿装置主电路的基本原理 EPWM斩控式无功补偿主电路实际上是一个斩控式交流调压电路，是用一组频率恒定、占空比可调的脉冲来控制IGBT的导通时间，从而改变流过电感的无功电流，达到调节补偿装置容性无功和感性无功之和的目的。其原理图如图3-1所示 图 3-1 EPWM斩控式无功补偿主电路等效原理图EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33 设Uo为主电路的输出电压，us1、us2、us3、us4分别为S1、S

16、2、S3、S4工作时的电压，如果只考虑电压波形，不考虑电压大小，则图3-2就是EPWM斩控式无功补偿装置中四个开关的电压和主电路的输出电压波形图。图 3-2 EPWM斩控式无功补偿电路中感性负载的电压输出波形图EPWM斩控式无功补偿装置的研究 3 从图3-2的波形图可以看出，EPWM斩控式无功补偿方式是一种连续的控制方式，它采用高频率的等脉宽脉冲来控制开关的周期性导通和关断，改变导通比，就可改变输出电压，改变电路中感性电流的大小，从而改变装置中感性无功和容性无功之和，达到电力系统的动态补偿。 对于理想的EPWM斩控式无功补偿电路，仅改变感性负载上电压的幅值即可改变流过感性负载的电流，从而改变系

17、统的无功补偿。设电容对应的无功功率为-QC，为容性无功，是一个固定值；电感对应的无功功率为QL，为感性无功，它会随着电感的电压变化而变化，则整个电路的无功功率为Q=QL-QC，那么只需控制电感产生的无功功率大小，保证系统无功Qn=QV(系统所需)+QL-QC保持为一个常数，则电网功率因数就能保持稳定，电压就可以维持在一定水平，就达到了无功补偿的目的。当系统所需无功功率Qv变化时，通过调节IGBT的导通比，可以调节电感上的电压，从而调节感性无功QL，从而使得整个系统的无功功率保持在所要求的范围，就达到了无功补偿的要求。EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33uEPWM斩控式无功补偿装置的基本原理自

18、寻优控制系统的基本原理 实际电力系统中因为存在感性负载或容性负载，因此电网电压与电流之间存在着相位差，这个相位差就是电网功率因数角。根据电压是否超前于电流相位可以判断无功极性：当电源电压相位超前电流，为感性无功；当电源电压滞后于电流，为容性无功。根据电源电压和电流的相位差大小可以检测功率因数角是否符合系统要求：当电源电压和电流的相位差大于功率因数角标准值时，则需要进行无功补偿。 无功补偿自寻优控制原理图如图3-3所示EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33 其具体方法如下：用单片机系统检测电网无功极性和大小，当测得的功率因数角大于标准值时，若电源电压信号比电流信号先过零点，说明电压相位超前于电流

19、相位，系统无功功率呈感性，此时需要增加EPWM斩控式无功补偿装置中的容性无功功率、减小感性无功功率，即需要减小EPWM信号的占空比；若电流信号先过零点，说明电压相位滞后于电流相位，系统无功功率呈容性，此时需要减小EPWM斩控式无功补偿装置中的容性无功功率、增大感性无功功率，即需要增大EPWM信号的占空比。图 3-3 自寻优检测控制原理图图 3-3 自寻优检测控制原理图uEPWM斩控式无功补偿装置的基本原理 EPWM技术的基本原理 EPWM是由P. D. Parkh 和S. R. Paradla于1983年首先提出来的：用直流电压U与三角波形电压uc进行比较，在直流电压U大于三角波形电压uc的部

20、分产生出一系列等宽等高的脉冲信号，这就是等脉宽调制技术。 用等脉宽调制技术产生的等脉宽脉冲信号在不同时刻触发EPWM斩控式无功补偿装置主电路中相应的IGBT开关管V1V4，就可以控制装置中电感的电流，从而改变装置中感性无功的大小，进而改变装置的总无功极性和大小，以达到动态补偿电网无功功率的目的。EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33uEPWM斩控式无功补偿装置的基本原理应用单片机技术生成EPWM的基本原理在本文中EPWM信号是通过AT89C51单片机配合可编程计数器/定时器8253芯片的控制，采用软件编程的方法实现的。 设定占空比等于0.5为EPWM斩控式

21、无功补偿装置主电路无功补偿的中性点：当时主电路的感性无功和容性无功相抵消，主电路为纯阻性；当时主电路感性无功大于容性无功，主电路呈感性，产生感性无功，占空比等于1时，主电路产生的感性无功最大；当占空比小于0.5时，感性无功小于容性无功，主电路呈容性，产生容性无功，占空比等于0时，主电路产生的容性无功最大。5 . 0EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33uEPWM斩控式无功补偿装置的基本原理EPWM脉冲生成的基本原理 那么当电源需要容性无功功率时，让计数器0输出的EPWM信号的占空比在之间逐步减小，直到EPWM斩控式无功补偿装置中产生的容性无功达到系统要求；当电源需要感性无功功率时，让计数器1输

22、出的EPWM信号占空比之间逐步增大，直到EPWM斩控式无功补偿电路中产生的感性无功满足系统要求。 011 410S SUUi，EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33uEPWM斩控式无功补偿电路的分析电压增益和输出电压谐波的频率分布 设EPWM斩控式无功补偿电路的电源电压为Ui ,则电感输出电压 式中0代表开关导通，1代表开关关断。 设E(t)为斩波开关函数，给函数如下定义: 1132S S，或，其他情况 011 1)(41S StE， 1132S S，或，其他情况EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33 所以 sin 2)()( 0wtUtEUtEUii)t-(nw n E(t)nsnacoss

23、in21sonTtssTw2nn sinsinsin21sin210nsnsnniiw)t-(nww)t-(nwnU wtUU 为斩波开关在开关周期中的导通比，ton为一个斩波开关周期Ts内斩波开关的导通时间，ws为斩波频率。 所以 用傅立叶级数展开上式，可得 式中： EPWM斩控式无功补偿装置的研究 33 上式表明输出电压的基波幅值是输入电压的倍，通过调节占空比的大小就能使感性负载上的电压在0到Ui之间变化，同时对应的感性无功也发生改变，从而使EPWM斩控式无功补偿装置输出的无功极性和大小发生改变，这就满足了本文课题要求。 上式还表明主电路输出电压除了包含基波外，还包含不同频率的的谐波，其谐

24、波的频率为： wnwwsx 由上式可以看到，EPWM斩控式无功补偿主电路的电感电压的谐波频率不仅与电源电压频率f有关，还与EPWM脉冲信号频率有关。EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4uEPWM斩控式无功补偿装置硬件电路uEPWM斩控式无功补偿装置主电路u无功极性和功率因数角检测电路u单片机系统EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4uEPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 EPWM斩控式无功补偿装置的硬件电路如图4-1所示图 4-1 EPWM斩控式无功补偿电路的硬件电路框图 由图可知 EPWM斩控式无功补偿装置是由主电路和单片机系统等组成。主电路开关器件选择IGBT二极管，单片机系统采用ATME

25、L公司生产的AT89C51型号的芯片。主电路用来产生不同极性和大小的无功功率，单片机系统用来检测无功极性和大小以及产生EPWM信号和实现自寻优控制无功补偿方式。EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4uEPWM斩控式无功补偿装置主电路 EPWM斩控式无功补偿装置主电路如图4-2所示，它采用全控型器件IGBT作为开关器件，由单相交流电源、二极管、脉冲发生器、RLC负载、补偿电容器等部分组成。图 4-2 EPWM斩控式无功补偿电路主电路图EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 在上图中 V1 和 V2 是电力电子器件 IGBT，VD1 、VD2 、VD3、VD4

26、为二极管，C为补偿电容器，为电感元件等效负载(因为实际上电感本身有内阻)。VD1的作用是防止V1在电压电压负半周导通，VD2的作用是在电源电压的负半周做极性开关，VD3的作用是防止V2 在电源电压的正半周导通，VD4的作用是在电源电压的正半周做极性开关。EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4u 无功极性和功率因数角检测电路 无功功率极性和功率因数角检测电路如图4-3所示。图 4-3 电网无功功率极性和功率因数角检测电路EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4电源电压和电源电流信号转换成脉冲信号的具体转换过程如图4-4所示 。 图 4-4 相位差脉宽信号转换过程波形图EPWM斩控式无功补偿装置硬件

27、电路 4 用电压互感器和电流互感器把电源电压信号和电流信号分别同比例缩小为可处理的交流电压弱信号，然后通过用运放搭建的过零比较器将电源电压和电网电流分别转换为相应的脉冲信号。选择电压比较器LM339内的两个比较器分别作为电网电压和电网电流的过零比较器。电压信号和电流信号分别接两个比较器的同相输入端，并将比较器的反相输入端接地，即构成需要的过零器。把通过过零比较器得到的电源电压和电源电流对应的脉冲信号相异或，就得到了它们的相位差信号。把测得的电压和电流对应的脉冲信号及相位差信号分别送到单片机中，经过汇编程序的运行分析，实现无功极性的判断和功率因数角的检测。EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4u

28、单片机系统 单片机系统由单片机AT89C51、振荡电路、复位电路以及定时/计数器8253模块电路组成，用于完成无功功率检测，无功极性检测、控制EPWM脉冲生成和自寻优无功补偿控制。自寻优控制系统的软件实现5u编程语言的选择u自寻优控制系统的主流程图u自寻优控制系统的程序设计自寻优控制系统的软件实现5u编程语言的选择 自寻优控制系统的软件设计是EPWM斩控式无功补偿装置的关键，它关系到电网无功信号的准确测量和动态补偿。 单片机编程语言常用的有两种，一种是汇编语言，另一种是C 语言。C 语言是一种结构化语言，在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当。汇编语言的机器代码生成效率很高，汇编语言的

29、开发效率高，可以充分地利用片内的资源。具有直接和硬件打道、执行代码的效率高等特点，可以做到C语言所不能做到的一些事情，例如对时钟要求很严格时，使用汇编语言成了唯一的选择。汇编在延时和中断时有很大的作用，有时C是没有办法做到的 。综合以上汇编语言的优点，本次设计选择汇编语言对单片机AT89C51进行软件编程。自寻优控制系统的软件实现5u自寻优控制系统的主流程图在EPWM斩控式无功补偿装置中，以单片机AT89C51为控制核心，采用汇编语言编写自寻优控制算法，达到最优化电网无功补偿。自寻优控制系统主程序的设计主要包括各个模块的初始化，电网无功极性的检测、功率因数角的检测、自寻优控制无功补偿等，其主程

30、序系统流程图如图5-1所示。自寻优控制系统的软件实现5图 5-1 EPWM斩控式无功补偿装置主程序流程图u自寻优控制系统的程序设计 时钟信号分频程序 将单片机输出的时钟信号ALE做为8253计数器2的输入脉冲，8253的门接高电平，通过单片机程序控制使计数器2得输出端输出分频信号。 无功功率极性检测程序 让电源电压对应的脉冲信号接单片机的引脚P1.0，电源电流对应的脉冲信号接单片机的引脚P1.1。通过比较单片机的P1.0口和P1.1口的输入脉冲高低电平，就可以判断是电压相位超前还是电流相位超前：若P1.0口的电平高于P1.1口的电平，则电压相位超前电流相位；反之，则电压相位滞后于电流相位。自寻

31、优控制系统的软件实现5u功率因数角检测程序 根据电力系统知识，功率因数角的取值范围是0/2，通过计算可以得到标准计数值N*的取值范围是0250，而单片机中寄存器低八位的赋值范围是，可以满足N*的取值范围要求，所以可以把功率因数角检测电路检测到的计数值存于寄存器R1中，把标准计数值N*存于R0中。假设电力系统要求功率因数角是/10(对应的功率因数为0.99，正号表示电压相位超前于电流，负号表示电压相位滞后于电流)，则通过计算得标准功率因数角对应的标准计数值为50。自寻优控制系统的软件实现5uEPWM信号生成程序 将单片机输出的时钟信号ALE做为8253计数器0和计数器1的输入脉冲，8253的和门

32、都接高电平，通过单片机程序控制使计数器0输出EPWM脉冲信号1，计数器1输出EPWM脉冲信号2，根据电网无功功率极性检测情况决定启动哪个计时器，对于计数器1，其原理和计数器0相同，只是在计数器1输出端加一个反相器。 对于计数器0高电平在一个周期内的导通时间 ，那么EPWM脉冲占空比为011) 1-(TN110101111) 1(NNTNTNT自寻优控制系统的软件实现5 考虑到当N1很大时占空比1变化率其实是很小的，所以这里N1的取值只取计数器的低8位计数，即N1在之间变化，让N1从2逐渐增加到255，就实现了1从0.5逐渐增加到接近于1的一个数，此时EPWM斩控式无功补偿主电路的感性无功逐渐增

33、加。因为设定程序在执行改变占空比命令之前先加1，所以N1的初值设定为1。 对于计数器1，其原理和计数器0相同，只是在计数器1输出端加一个反相器，从而使得高电平在一个周期内的导通时间2=T0，则EPWM脉冲占空比为2221NT自寻优控制系统的软件实现5 N2也在1255之间变化，让N2从2逐渐增大到255，2就实现了从0.5逐渐减小到接近0的目的，此时EPWM斩控式无功补偿主电路的容性无功逐渐增加。因为设定程序在执行改变占空比之前先加1，所以N2的初值也设定为1。EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6uEPWM斩控式无功补偿装置主电路仿真模型uEPWM斩控式无功补偿装置主电路的谐波分析u

34、电网感性无功时仿真分析u电网容性无功时仿真分析EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6u EPWM斩控式无功补偿装置主电路仿真模型 EPWM斩控式无功补偿主电路仿真模型如图6-1所示，其中V1和V2是IGBT元件，VD1、VD2、VD3、VD4是二极管，OUT1、OUT2是完全相同的两个EPWM信号脉冲。通过电源电压的极性控制二极管VD1和VD3的导通和关断，达到分别控制V1和V2的目的。图 6-1 EPWM斩控式无功补偿主电路模型EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6uEPWM斩控式无功补偿装置主电路的谐波分析 当EPWM信号频率为fs=2KHz，占空比为，EPWM斩控式无功补

35、偿装置主电路中通过电感的电流波形和谐波分析图如6-2所示，图中THD表示总谐波失真量。图 6-2 频率为2KHz，占空比为0.4时电感的电流波形和谐波分析图由图6-2可以看出EPWM斩控式无功补偿主电路的谐波含量很小，且都主要分布在电源频率的奇数倍频。当频率保持EPWM信号频率保持2KHz不变，改变占空比的大小时，根据仿真结果分析可知EPWM斩控式无功补偿装置主电路的谐波电流含量随着EPWM信号占空比的增加而增加。 当频率保持EPWM信号占空比保持0.6不变时，改变EPWM信号频率，根据仿真结果分析可知EPWM斩控式无功补偿装置主电路的谐波电流含量随着EPWM信号的频率增加而减少，而且谐波电流

36、的频率也随着EPWM信号频率的变大而整体变大。EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6u电网感性无功时仿真分析 调整EPWM斩控式无功补偿装置的电路参数，使整个装置在EPWM信号占空比小于0.5的时候呈容性。当EPWM信号频率为2KHz，占空比为30时，电网中加入EPWM斩控式无功补偿电路前后的电压电流波形如图6-3所示。图 6-3 电网无功补偿前后电压电流波形图EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真6由图6-3可知，在EPWM占空比合适的情况下，加入EPWM斩控式无功补偿电路后电网电压电流相位差减小，功率因数提高，证明了该装置对于电网感性无功的补偿作用。 当频率保持EPWM信号频率保持2KHz不变，在适当的范围内减小EPWM信号的占空比，由仿真结果可知当EPWM信号频率不变时，适当的减小EPWM信号的占空比，可以减小电网电压电流的相位差，提高电网功率因数。 u电网感性无功时仿真分析 调整EPWM斩控式无功补偿装置的电路参数，使整个装置在EPWM信号占空比大于0.5的时候