基于DSP的静止无功发生器的设计_图文

1、分类号密级单位代码基于的静止无功发生器的设计邹鑫指导教师王丹职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别硕士学科（专业）电力电子与电力传动论文完成期年月答辩期年月日答辩委员会主席 嘲（）： 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博硕士学位论文竺蛆啤碰黝立嗌蚴超辑与色筋至：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授

2、权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、中国学位论文全文数据库（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。不保密囵（请在以上

3、方框内打“）做作者躲与降导师躲日期：）刀年月弓日 中文摘要摘要由于对电网性能质量要求的不断提高，无功功率补偿问题显得越发的重要，它是确保电力系统可靠高效运行的重要手段之一。本文在比较了各种补偿装置的优缺点之后，选择了最具潜力的静止无功发生器作为研究对象，对其进行了较深入的学习，自主研制出一套以作为核心控制器的静止无功发生器（）。首先介绍了静止无功发生器的研究现状、工作原理、控制方法以及无功电流的检测方法。其次应用软件中的模块搭建了静止无功发生器的仿真系统模型，验证了在无功功率补偿领域的优越性能，为硬件电路实验平台的成功建立奠定了基础。然后设计了系统的整体结构框图，主要由硬件与软件两大部分组成。

4、硬件上，控制器采用的是合众达的开发板，利用其强大的运算能力，大大提高了代码效率。此外还设计了信号检测调理电路、电压过零检测电路、驱动电路、直流供电电源电路和其它外围控制电路。软件上，依据先进的瞬时无功功率检测方法，实现了对无功电流较精确的检测，在开发环境下，编写了捕获电压过零点、检测无功电流以及驱动智能功率模块（）等程序，以达到控制目的。控制方法选择准确与否直接关系到整个系统性能的优劣，通过详细比较间接电流控制方法和直接电流控制方法的优缺点，选择了适合自己设计系统的策略。最后，根据所设计的系统进行试验和调试，得出了实验结果，并对实验结果进行了详细的分析，从而进一步证明了本文所设计方案的可行性和

5、正确性。关键词：无功补偿；静止无功发生器（）；软件；数字信号处理（） ，托，。，（），。：； 口录目录第章绪论本课题的研究背景及意义无功补偿装置的发展历程国内外研究现状本文主要工作及内容第章静止无功发生器的基本原理与控制方法静无功发生器的工作原理与的基本特性比较输出特性比较响应速度比较阻抗谐振问题比较损耗特性比较谐波特性比较交流系统不对称时的运行特性比较成本比较的摔制方法电流的问接控制电流的直接控制。补偿电流的控制方法电流滞环比较方式三角波比较方式基于瞬时无功功率理论的无功电流检测本章小结第章静：无功发生器系统的仿真研究仿真技术概述仿真系统建模及仿真结果分析本章小结第章静止无功发牛器装置的硬件

6、设计系统总体框图系统的主电路设计逆变电路的设计整流电路的设计储能电容及滤波电感的选择控制电路的设计控制板简介电压过零榆测电路的设计电流检测调理电路设计驱动电路的设计电路电源设计本章小结第章静：无功发生器装置的软件设计系统丌发环境简介的组成部分的工作方式的丌发周期丌发程序步骤程序设计思想捕获中断子程序采样模块定时器下溢中断子程序本章小结第章实验结果与分析电压过零检测波形信号检测调理电路波形输出波形检测剑的电流波形硬件实物图本章小结总结与展望参考文献致讶基的静：无功发生器的设计第章绪论本课题的研究背景及意义电网冲击性负荷的不断增加对电网的电能质量产生了很大的不利影响，而任何电能质量的恶化都很可能给

7、人们的正常生产生活造成严重后果：（）随着感性负载如工频炉、电动机、电焊机等的广泛使用，消耗的无功功率呈现迅猛态势，导致视在功率和电流的增大，使得变压器和发电机等设备容量及线路损耗增加。此外，投入运行的控制设备的体积和成本也要增加，使得生产率降低。（）冲击性无功负荷会使电网压降增大、电压出现剧烈波动、甚至导致动力和保护设备无法正常运行，严重影响了供电质量。（）产生高次谐波干扰通信系统的信息传递，产生大量的噪声，使得传输信号的质量大大降低，更甚则丢失传输信息，导致整个通信系统都不能正常工作。（）吸收大量的无功功率，使得系统的功率因数降低，使得电费增加，如果低于全国供用电规则规定的下限则会受到处罚，

8、功率因数低于时，则电业局可以不给工厂企业供电【¨。因此，为了设备运行的安全稳定、电网的可靠安全以及电能质量的改善，必须对电网的无功功率进行适当的补偿。因而，在当今电力电子与电力传动和电力系统自动化领域中，对于怎样能够更高效、更快速、更好的对无功功率进行补偿成为国内外共同关注的焦点。在欧美、日本等科技发达国家，对于无功补偿的控制方法以及投入生产运行的技术早已成熟，而在我国，这一技术的发展才刚刚起步，因此，对于无功补偿这一先进技术的开发研究显得尤为的至关重要。无功补偿装置的发展历程随着柔性交流输电系统（）的迅速发展，工厂企业对与无功补偿装置的需求呈现出较大的上升趋势。下面介绍一下无功补偿

9、装置的发展历程【】【】【】。、调相机第章绪论在无功补偿领域中，较早出现的就是调相机，它是较为传统的一种无功补偿装置，其本质犹如一台空载运行的同步电动机。在欠励磁的情况下，调相机可以向系统发出感性的无功功率；在过励磁的情况下，调相机可以向系统发出容性的无功功率。调相机的主要优点是：控制方法简单；能连续的对变化负载进行无功功率补偿：当电网的电压下降时能自动地通过提升无功功率来包持系统电压的稳定；在高压电直流输电系统中，能够给较弱的受电侧提供足够多的电压和短路电流。缺点是：投资较大，性价比不高；噪声大，损耗高，响应速度慢，运行维护非常复杂，已经无法跟上非线性负载迅速变化的步伐。、并联电容器在电网中，

10、使用最多的无功补偿装置就是并联电容器，其特点是经济方便、结构简单、能耗低、适合于需要分散安装的场合，而且能够很好地达到就地补偿的目的。按照补偿电容器安装位置的不同有三种补偿方式：就地补偿、分组补偿和集中补偿。并联电容器的优点主要有以下几点：经济方便、结构简单；能耗低、适合于需要分散安装的场合；能够很好地达到就地补偿的目的。缺点是：阻抗一定、容量较为有限；不能够连续地补偿无功功率，因而只能够对无功功率进行静念补偿；并联电容器发出的无功功率与安装处的电压成正比例关系，当电网电压减小时，补偿电流也随之降低，所要补偿的无功功率也急剧下降；如果在系统中有谐波存在，还很可能发生谐振，放大谐波电流，污染电网

11、电能质量，严重时甚至把电容器烧毁。、静止无功补偿装置（）近年来，随着电力电子与电力系统技术的提高和完善，静止无功补偿装置获得了很大的发展，由于其工作可靠性强，维护简单且价格低廉，广泛受到工厂企业等用户的欢迎。主要有以下四种类型：（）饱和电抗器（）：饱和电抗器主要分为两种：自饱和和可控饱和电抗器。自饱和电抗器改变补偿的感性无功功率是通过调节铁心的饱和程度来实现的；可控饱和电抗器控制绕组中电流的大小是通过调节晶闸管的导通角来实现的，进而使得电抗器铁芯的工作点磁通密度得到控制，改变了绕组中的电感值，同时补基的静止无功发生器的设计偿了相应的无功功率。（）晶闸管控制电抗器（）：通过增大触发延迟角来减小电

12、流中的基波分量，即减小了补偿器的等效电纳，从而也减少了对无功功率的吸收。（）晶闸管投切电容器（）：依据电网对无功功率的需求来投切适当容量的电容器进行动态补偿。（）晶闸管控制电抗器固定电容器（）：支路通过延时控制触发晶闸管导通角，将电容支路固定连接在电路中即可。通常情况下，电容器的容量要小于电抗器的容量，从而能够达到由感性无功功率到容性无功功率的整个范围内输出的目的。（）混合型静止补偿器（或）：当系统容性无功功率需求变化较频繁时，多采用此种补偿方式。具有控制速度快、成本低以及维护简单等优点，也克服了调相机运行噪声大、响应速度慢的缺点。然而，也存在一些缺点：投切是分组进行的，不能够连续的对无功功率

13、进行调节；晶闸管是半控型器件，管子的关断不受控且工作频率较低，使得系统的动念性能提高幅度有限；使用电力电子器件晶闸管会产生很大的谐波，污染电力系统。、静止无功发生器（）静止无功发生器是一种比更为先进的无功补偿装置【】，即通过电力半导体桥式变流器来进行动态无功功率补偿。与传统型无功补偿装置如调相机、等相比较主要有以下优点：（）调节速度更快、调节范围更宽广、控制精度更高，在感性和容性负载下均可连续调节；（）依据瞬时无功功率理论对系统电压进行控制，即使系统电压降低，依然可以维持最大无功电流，即系统电压不会对产生的无功电流造成影响；（）采取、多电平、多重化等技术后，补偿电流中的谐波含量大大减少，从而减

14、轻了对电网的污染程度；（）为了提高系统的可靠性，采用数字控制技术，同时减少了对系统的维护第章绪论工作，大大节省了维护费用；（）使用的电容和电抗器容量较小，大大节省了装置的生产开发成本。由此看来，静止无功发生器（）有着许多其他无功补偿装置无法比拟的优点，因此，它也成为现代无功补偿装置的发展方向，相信在不久的将来定会取代其他无功补偿装置。在介绍了无功补偿装置的发展历程以及分析了各自优缺点之后，整理出表【。表各种无功补偿装置特性对比（晶闸（混（静止（同步调（晶闸管管控制电合型静：补无功发生相机）投切电容器）抗器）偿器）器）响应速度慢较快较快较快快控制方式简单较简单较简单较简单复杂吸收无功连续连续分级

15、连续连续谐波电流几乎没有大儿乎没有大较小分相调了有限可以有限可以可以运行维护简单较复杂较复杂较复杂复杂噪声人小小小小损耗人由小小小国内外研究现状】嗍在国外，世纪年代就有人提出采用电力半导体变流器来实现对无功功率的补偿工作，在年同本发表了类似的研究论文。年，美国学者提出了用自换相桥式变流电路对系统进行无功补偿，至此，各国竞相对这一领域进行研究。年，日本三菱电机公司与关西电力公司合作研制了世界上首台静止无功发生器样机，这台容量高达，受当时期间水平所限，采用的基的静卜无功发生器的设计是强迫换相晶闸管桥式电路。年，世界上第一台采用大功率门级可关断晶闸管作为逆变元件的静止无功发生器研制成功，美国西屋公司

16、和国家电力科学研究院为此做出了巨大贡献。年，同本采用门级可关断晶闸管研制了一套的静止无功发生器系统。年，美国紧随其后用同样的方法研制了一套装置并投入使用。年，德国西门子公司研制出了容量为的用于丹麦风场的发电机组的动态控制。同年，美国公司将±的应用在肯塔基州的变电站。年，美国公司在伯灵顿附近的变电站投入运行了容量为的装置。年，同本中央铁路公司将的装置投入使用。年，美国能源公司在变电站投入运行了公司研制的±的装置。在国内，对于静止无功发生器的研制还处于发展阶段，但随着对柔性交流输电系统的深入研究，无论是在理论还是具体装置上，都有了突破性的进展，取得了一定的成果。年，清华大学与河

17、南电力局不负众望，研制出了±的静止无功发生器并成功挂网运行，为研制±的奠定了强大的实践基础，于年在河南朝阳变电站成功将±并网运行，这是我国第一台投入运行的大容量交流输电装置，为国内无功补偿领域的发展做出了重要贡献。此后，西安交通大学，北京交通大学、哈尔滨工业大学等高校也在这一领域做出了自己的贡献。据悉，进入二十一世纪以来，上海思源电气股份有限公司和荣信电力电子股份有限公司已经将国内的无功补偿领域引领到了一个新的时代。本文主要工作及内容通过对无功补偿的意义及其发展现状的了解，充分认识到静止无功发生器（）所具有的重大优越性，本文正是在此环境下，对整个系统从理论到实践进

18、行研究，显示用软件仿真整个系统，以此作为依据，设计了用控制的装置。本文的主要工作及内容有以下六个方面：、简单介绍了各种无功补偿装置的特点，重点阐述了静止无功发生器的工作原理、控制方法及主电路结构，以便更深入的研究系统；第章绪论、对于无功电流的各种检测方法做了简单介绍，选取最理想的检测方法以达到准确检测目标量的目的：、在对整个系统有了较深入的研究后，应用仿真软件搭建了仿真模块，对设计方法进行验证，为后续搭建硬件电路平台提供了充足的依据：、设计系统的硬件电路，主要包括电流检测调理电路、电压过零检测电路、驱动电路、主电路等；、软件方面用作为核心控制器，在丌发环境下，用语言编写完整的控制程序，主要包括

19、以下几个模块：无功电流检测算法模块、采样模块、捕获电网过零点模块、驱动模块等；、搭建实验平台，以验证整个设计系统的正确性与可行性。基于的静：无功发生器的设计第章静止无功发生器的基本原理与控制方法静止无功发生器的工作原理静止无功发生器的工作原理概括的讲，就是将由电力半导体器件组成的三相桥式电路的直流侧电压逆变成与电网相同频率的交流电压，通过控制电力器件的丌通与关断来调节输出交流电压的幅值与相位，以满足电路对所需要吸收或发出的无功功率的要求【们。在考虑连接电抗器与变流器本身损耗的情况下，即将其它各种损耗作为连接电抗器的电阻考虑，得到静止无功发生器的单相等效电路如图所示。图等效电路图图和是电流滞后和

20、电流超前工作时的向量图。以电流超前工作为例，由图可知，输出的交流电压，与从电网吸收的电流相差。【，而电网电压。与电流相位差是（一万），因而电路中的损耗由电网提供有功功率进行补充，这表明相对于电网电压来说，电流中含有了一部分有功分量。其中，矽，与矽，的相位差即是艿。系统正是通过改变万和矽，的幅值来调节从电网中吸收的无功功率的大小和性质。当。时，从系统中吸收容性的无功功率；当，时，从系统中吸收感性的无功功率。第章静：无功发生器的基本原理与控制方法图等效向量图（）电流滞后（）电流超前（）（）系统可以分为两种类型：电压型桥式电路和电流型桥式电路【】【，由于运行效率较低，电流型桥式电路已经很少使用了，迄

21、今为止投入运行的大多采用电压型桥式电路。在分析了单相电路等效图后可以得到三相电压型桥式电路结构图如图所示。可以看出，整个主电路主要由以下三个部分组成：大功率电力半导体器件（如）组成的三相全控桥式电路；直流侧电容和连接电抗器。图土电路结构图基丁的静卜无功发生器的设计与的基本特性比较，输出特性比较静止无功补偿器（）是通过改变电纳来调节输出的无功功率或无功电流，可将其等效为叮控的电容器或电抗器：而静止无功发生器（）是通过改变输出电压来调节输出的无功功率或无功电流，可将其等效为可控电压源】，在采用电流的直接控制方法时，准确的说，可将其等效为可控电流源。这一点是与在外特性上最本质的区别，它使得拥有更好的

22、特性、更出色的性能以及更优越的应用灵活性【引。图是与的输出特性曲线【，比较二者后发现，由于受并联电容器和并联电抗器阻抗特性的限制，可以补偿的最大电流是随着系统电压参考值的降低而线性减少的，其运行区域的形状是向下收缩的三角形；而的最大补偿电流是不依赖于系统电压的，仅受限于电力半导体器件的电流容量，其运行区域的形状是上下等宽的矩形。由此可以看出，比系统具有更好的补偿性能【，在系统电压跌落时，所提供的最大补偿电流能力使它比具有更优越的电压支撑能力，因而，相同容量的动态补偿在使用时考虑的容量较小。通过大量仿真分析得出，在电力系统发生故障电压跌落的时候，的无功补偿能力是无功补偿能力的倍。刀形；刃刁“、！

23、“图与的性能比较第章静：无功发生器的基本原理与控制方法响应速度比较与整体响应时间包括传输延迟和设备自身的响应时间，前者足从发出操作指令到丌关器件真正响应的时间间隔，而后者取决于主电路响应参考输入到输出发生改变的时间。晶闸管是半控型器件，需要等到电流过零以后才能自然关断，凶此最大的传输延迟将达到半个周期，而且还有自身的过渡时间，这样整个系统的响应时间约有之长。相比较而言，的传输延迟非常小，约为【】，可以忽略不计，其响应时间主要决定于其同有的时问常数，较大容量的时日常数约为，最快的时间常数可降低到数毫秒【。以上所说是在丌环情况下，在闭环情况下，响应时问常数可以达到毫秒级甚至更小；因为闭环控制对传输

24、延迟没有影响，的闭环响应时间常数仍在之间。阻抗谐振问题比较是阻抗型系统，在并到电力系统之后很有可能改变原来电力系统的阻抗特性。所以在某节点安装时，除了要考虑的投入对系统稳定性影响外，还要详细分析系统在投入之后阻抗特性的变化，防止谐振现象的发生。相当于一个町摔的电压源，凶此，在并入系统之后并不会改变其原有的阻抗特性，也就不会存在谐振问题。损耗特性比较从已有的大量应用工程来看，相同容量水平下，与的损耗情况相当，但涉及到电力电子器件及其相关部件对整个装置的损耗时，要比小，这是由于当自订使用的具有可关断能力的电力电子器件（如、）的导通损耗要比传统器件（如晶闸管、机械开关）要大，而且强迫电流关断的开关损

25、耗比自然火断要大。不过，相对于传统的电力电子器件损耗不会降低太多而言，随着电力半导体器件的迅猛发展，新型器件的不断涌现，再结合多重化、多电平以及技术，相信在不久的将来，降低器件的损耗是极有可能实现的，比也将基的静卜无功发生器的设计具有更低的损耗率。谐波特性比较晶闸管控制电抗器（）输出的谐波含量比较丰富，如果没有采取抑制谐波装置如多脉冲、连续控制等措施时，则需要安装滤波器；而输出的电压谐波含量较少¨，一般情况下不需要安装滤波器。交流系统不对称时的运行特性比较当系统三相电压不对称时，与采取的控制方式有两种：三相对称控制和分相控制】【】【】【。采用不同的控制方式系统具有不同的输出特性。对于

26、系统来说，当接入母线的三相电压不对称时，如果采用三相对称控制，则各相补偿电流将不相同，即输出不对称；如果采用分相控制，则可以单独控制个补偿导纳以使得三相补偿电流对称。采用分相控制，可以在系统电压不对称时获得对称的电流输出，但是在这种情况下，每相的的倍数次谐波将不一样，因而大多需要安装通常不必要的次谐波滤波器。因此，的分相控制只应用在配电和用电系统中，而在输电系统中则很少使用。变流器相当于同步发电机的转子，能够将直流侧的励磁电压转换成交流侧的工频交流电压。如果交流电压三相不对称，即存在负序分量，则会在直流侧产生二次交流谐波充电电流，在直流电容有限的情况下，直流电压会出现倍频的波动。当采取对称控制

27、时，该倍频波动的直流电压则会在交流输出电压上叠加一个负序工频分量和一个三次谐波分量。结果是将吸收与自身产生的负序电压和交流系统电压的负序分量之差成比的负序基波电流分量和次谐波电流分量。可见，系统不对称将导致产生负序基波和次谐波电流分量，前者有利于减小负序分量，而后者没有任何用处。如果采用对称控制可以充分利用其容量，在正常情况下有利于谐波的抑制。由此可见，在交流系统非平衡情况下，与系统虽然运行原理不同，但产生的结果是相似的。第章静：无功发生器的基本原理与控制方法成本比较采用较为普遍的晶闸管作为开关器件，价格比较低廉；而主要采用的是全控型开关器件如等，成本比较高。然而由于使用的电感或电容只是作为电

28、流或电压的支撑元件，容量远远小于的电容和电感，因而占地面积较小、安装工作量较少，安装成本也就低于装置了。的控制方法的控制方法主要是依据无功电流参考值调节产生所需无功电流来划分的，主要有电流的间接控制和电流的直接控制两种方法【】【。电流的间接控制依照前文所陈述的工作原理，被看作是交流电压源，通过电力半导体器件对其变流桥进行控制就可以改变输出电压的相位和幅值，进而可以控制交流侧电流，这就是电流的间接控制例。以吸收滞后电流为例，参照图，由图中向量关系可以得到以下等式：一【，：坠（）万（妒）（。一妒一万）式中，连接电抗电压；虬电网电压；，变流器交流侧基波电压；万吼与，的相位差，以吼滞后为正；缈连接电抗

29、的阻抗角。由此得出：吣等（）再由欧姆定律，就可以得出从电网中吸收的有功电流和无功电流有效值为：基的静无功发生器的设计忙丽（。）篆（）饧丽丽，（。）丝万（）系统进入稳态后，经过大量实验证明艿角的绝对值变化幅度非常小，这时近似，场与万也接近为线性的正比例关系因此，通过控制万角就可以控制，这样就可以得出最简单的电流间接控制方法，如图所示。图最简单的电流间接控制方法上面给出的系统足丌环的，如果对无功电流的控制精度和响应速度有较高要求，可以进行闭环反馈控制，如图所示。图对无功电流进行闭环控制的间接控制法电流的间接控制方法在信号运算过程中用到了电路参数电阻和电抗，当和的运算值和实际值有误差时，必然会对控制

30、效果产生影响。此方法主要应用第章静卜无功发生器的基本原理与控制方法在所需补偿容量较大的场合，由于补偿容量较大，同时又受到电力半导体器件的丌关频率限制，就不能够实时地跟踪检测电流。电流的直接控制采用跟踪型控制技术对交流侧电流的瞬时值进行闭环控制，就是电流的直接控制，如图所示。曩口反变换一图电流的直接控制这种电流的直接控制就是对轴电流进行瞬时控制，由图可以看出，给定直流侧参考电压加厂与直流侧反馈电压比较之后的偏差值进行比例积分调节，得到有功电流，厂，控制有功电流就可以控制直流侧电压，以保持直流侧电压的稳定。有功电流和无功电流场，经过变换得到三相参考交流电流乞、，将其与检测到的负载电流厶、如、进行三

31、角波或滞环比较后生成变流器的丌关信号，以实现无功电流的实时跟随。电流的直接控制引入了电流反馈，能实时地跟踪电流变化，响应速度快，在控制运算中未使用如电阻和电抗这样的电路参数，系统的鲁棒性较好，此方法主要应朋在容量较小的场合。本文采用此方法对电流进行控制。基丁的静卜无功发生器的设计补偿电流的控制方法对电流的瞬时值进行实时跟踪控制就需要采用跟踪型控制技术【】。目自订较为成熟的跟踪技术主要有两种方式：滞环比较方式和三角波比较方式电流滞环比较方式图给出了采用滞坏比较方式跟踪补偿电流的控制原理图【。从图中可以看出，把补偿电流给定值与实际发出的补偿电流的偏差乙作为滞坏比较器的输入量，通过其输出产生的波控制

32、功率开关器件的导通和关断。图电流的滞环比较方式采用电流滞坏比较方式的电路主要有以下特点：硬件电路结构比较简单；属于实时控制，响应时间比较短；脉冲宽度受滞环宽度影响较大：输出电流中高次谐波含量较多。三角波比较方式，图给出了采用三角波比较方式跟踪补偿电流的控制原理图【。从图中可以看出，补偿电流给定值与实际发出的补偿电流作差后得到，经过具有比例积分特性的放大器后，与三角波进行比较后产生波触发功率丌关器件。第章静：无功发生器的基本原理与控制方法三角波图电流的二角波比较方式采用电流三角波比较方式的电路主要有以下特点：控制方式简单，响应速度较快；鲁棒性较强；输出电流中谐波含量较少，适合于对谐波和噪声要求较

33、高的场合】。基于瞬时无功功率理论的无功电流检测对无功电流的实时准确检测是关系到整个系统成功运行的重要保证。常用的无功电流检测方法主要有以下几种：基于自适应理论的检测方法、基于理论的时域分析检测方法、基于神经网络理论的检测方法以及基于瞬时无功功率理论的检测方法【。本文选择基于瞬时无功功率理论的检测方法，主要因为该理论都足在瞬时值的基础上定义的，这样它不仅适用于电压电流波形是弦波，还适用于非正弦波和任何过渡过程的情况。以瞬时无功功率理论为依据，可以得到无功电流检测的两种方法：检测法和一岛检测法。、检测法检测法的原理框图如图所示。堇王里堂！塑堑！垂婴茎竺堡塑堡盐一一一止图检测法的原理图由原理图可以看

34、出，三相交流电压屹、和三相交流电流屯、乙经过变换后得到、印和么、咖，既而得到有功功率和无功功率，经过低通滤波器（）后得到有功直流分量万和无功直流分量万，计算出被检测电流乞、如、的基波分量谚、谚、谚如下式：呵嘞料砉圈汜，时。如果要得到乞、乙的谐波分量锄、锄、锄，用乞、如、乇与谚、谚、谚小目减即可。当系统需要同时补偿谐波和无功时，断开图中的通道即可，计算出被检测电流乞、如、的基波有功电流切、切、切如下式：屯嚷图（）将屯、如、乙与乞矿、切、切相减得到的就是谐波分量与无功分量之和。当只检测无功电流时，只需直接将反变换即可得到无功电流如下式：第章静：无功发生器的基本原理与控制方法（）钿砉唧朋嘲以式中，岛

35、历（）压印巴习晓，如果还要补偿谐波电流可参考图中原理进行推导运算即可。、一岛检测法一岛检测法的原理图如图所示。图一岛检测法的原理图一岛由图中可以看出，该方法中不需要检测三相电压，只需要得到与相电压同相位的正余弦信号即可。计算方法大致同检测法，在计算无功电流时，只需要对岛进行反变换即可得到无功电流如下式：基的静卜无功发生器的设计锄（）嘞：式中，如研；（）伽蚴一由于一岛需要检测的量少于检测法，节省了硬件资源，本文选用一岛对无功电流进行检测。本章小结本章首先介绍了静止无功发生器（）的基本原理、包括其工作原理以及与的一些基本特性比较；然后比较了的两种控制方法的优缺点，选择适合本文的方法，同时针对补偿电

36、流的控制方法做了简略的陈述；最后着重分析和说明了对于整个系统来说最关键的无功电流检测方法。第章静止无功发生器系统的仿真研究第章静止无功发生器系统的仿真研究仿真技术概述是一种多功能科学计算软件。早期的主要用于解决科学和工程上的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因此，特别受到用户的欢迎【。是一个建立在下的应用软件，它对动态系统进行模拟、仿真和分析。本文主要用电力系统模块库（）中的电力电子元件模块库、电源模块库和测量仪器模块库等进行模型的搭建和仿真【。仿真系统建模及仿真结果分析图是用直接电流控制方法搭建的整个系统仿真总体框图。仿真参数为：电网相电压：；电网电动势频率：；直流侧电容：；逆变器连接电感：；负载一：，；负载二：，。图仿真系统总体框图基于的静：无功发生器的设计依照前文节所讲，建立了无功电流检测环节如图所示。图无功电流检测模块运行整个系统之后，得到无功电流波形如图所示。窘螬脚犀愀图三相无功电流波形图是阻感负载下，在将投入运行后，网侧电压与电流的波形图。第章静卜无功发生器系统的仿真研究由图可以看出，在将系统并入电网后，网侧电流由滞后电压。到电压与电流同相位