SVG指令电流的仿真实验_张军利

文章编号:1008-0570(2008)11-1-00243-02

仿真系统

SVG指令电流的仿真实验

SimulationsandExperimentsofSVGReferencedCurrent

（宝鸡文理学院）

张军利

ZHANGJun-li

摘要:提高电能质量的主要方法是在电力系统中消除谐波和补偿无功功率。目前使用的先进补偿装置包括有源电力滤波器

(APF)和静止无功发生器(SVG)等,其补偿效果很大程度上取决于检测的精度。文中提出了电网电压畸变情况下谐波和无功检测的具体方法,同时对SVG实验中经常会遇到的无功电流检测中的问题进行了阐述,并进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所介绍ip-iq方法能准确、及时有效地检测出电力系统中的谐波和无功功率,能够为有源电力滤波器和静止无功发生器的设计提供理论支持。

关键词:谐波电流;无功电流;基波电流;有源电力滤波器;静止无功发生器中国分类号:TM712文献标识码:A

Abstract:Themajormethodtoimprovepowerqualityistoeliminateharmoniccurrentandtocompensatereactivecurrentinpowersystems.ThecompensatingcharacterofActivePowerFilterandStaticVarGeneratorwhicharetheadvancedcompensatorsisdepend-edinverygreatdegreeonprecisionofdetectingcurrent.Themethodofdetectingharmoniccurrentandreactiveoneinthesituationofelectricalnetworkvoltagedistortionisproposed.Meanwhile,theproblemofdetectingthereactivecurrentisexpoundedandstudiedusingsimulationresults.Thesimulationresultsindicatethatthesemethodscandetectharmoniccurrentandreactivecurrentaccurate-ly,effectivelyandpromptly,canattributetheorysupporttothedesignofActivePowerFilterandStaticVarGenerator.Keywords:HarmonicCurrent;ReactiveCurrent;FundamentalCurrent;ActivePowerFilter;StaticVarGenerator

前言

电力电子技术的迅猛发展使得各种各样的电力电子装置在各行业得到了广泛的应用，同时，电力电子装置的使用，对电力系统中其他用户的电能质量带来了不利的影响———大量的谐波,无功功率引起自动控制过程中的设备误动作，降低精密仪器的检测精度等。目前非正弦电路的无功功率的划分缺少统一的标准，有关功率现象尚无被广泛接受科学而权威的解释，无功功率的定义还有较大分歧。文献中对正弦和非正弦电路中无功功率的定义进行了阐述，指出了电力系统中总功率包括由基波有功电流产生的有功功率，由基波无功电流产生的无功功率以及由谐波电流产生的无功功率三部分，同时提出应用先进型的瞬时无功功率理论的方法检测无功电流和谐波电流；文献中对瞬时无功功率理论方法进行了分析，但对于坐标变换中使用的变换矩阵没有进行统一规范，使得文献、中提到的不同变换矩阵很容易给工程应用带来误导、麻烦。本文对两种方法进行分析，从而推导出统一结论。

p eα eβ iα eαiα+eβiβ q = e -e i = ei ei

α β β βααβ

技

术创新

（1）

iα (eα+eβ)×p 1

=Á

iβ eα+eβÁ (ee)q ×（2） βα

根据定义可计算出p、经低通滤波器（LPF）得到p、q，q的直流

iβ的基波分量iα，q，q求出iα，、经过式（2）转换可由p、分量piβ，

iÁiÁ进而由式（3）求出三相电流的基波分量iaf，，。ÂÂ

1 0 iα

（3） iÄ Â

3 1

 = -2 2 ià  iÁ 1

- -3 iβ 22

1瞬时无功功率理论检测法

三相电路瞬时无功功率理论于1983年由赤木泰文提出,它

将三相电路各相电压和电流瞬时值ea(t),eb(t),ec(t)和ia(t),ib(t),ic

在功率不变的条件下，(t)变换到α,β两相正交的坐标系上研究。

三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换原则如下。

先定义三相电路瞬时有功功率、瞬时无功功率如式（1）：

张军利:硕士

基金项目:陕西省自然科学基础计划项目(2006A12);宝鸡文理学院院级科研计划项目(YK0624)

由三相电流iÁ(t)，iÁ(t)中分别减去对应的基波分量可iÁ(t)，

得到各相的谐波电流。对于静止无功发生器，要产生无功指令电流Iqref，则可在式（2）中使p=0即可。此方法适用于三相三线制电路中三相电压无畸变的情况下电力系统无功电流和谐波电流的检测。

2先进型瞬时无功功率理论检测法

电力系统中电网电压无畸变是相对的。当电网电压畸变时，应用前述的瞬时无功功率理论不能准确地检测出无功电流和谐波电流。而下文中提出的改进型瞬时无功功率理论即使在电网电压畸变时也能准确地检测出无功电流和谐波电流。由于在谐波和无功补偿时，关心的是指令电流，而从瞬时无功功率理论的分析过程中可以发现在电流的整个变换（先与电压乘积

邮局订阅号：82-946360元/年-243-

PLC技术应用200例》

仿真系统

中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2008年第24卷第11-1期

求取功率，再由功率除以电压得到电流）过程中，主要应用的是

基波电压的频率角度ωt，而改进型瞬时无功功率理论中的ip-iq法正是基于电网电压基波频率角ωt提出来的。具体变换如式（4）所示，

情况下进行的。其中图1是三相系统中a相电压、电流波形；图

2是运用文中第二节提到的改进型瞬时无功功率理论检测法得到的a相基波无功电流和谐波电流；图3是由公式（6）得到id,

iÁ，经过低通滤波器后的直流分量iÁ，iÁ，再反变换后得到的a相基波无功电流和有功电流，其中iÁ为经过矩阵变换后ÂÃ得到iÁ的分量对应的a相电流；iÁ为经过矩阵变换后得到Ã的iÁ分量对应的a相电流。

（4）

（5）

技

术创新

式中iÁ，分别为有功电流和无功电流；iÁθ=ωt为某一时刻电网电压基波分量的角度。

iÁiÁ图1系统a相电压、电流图2基波无功电流和谐波电流将iÁ，经过低通滤波器滤波后可得到其直流分量iÁ、，再由式(5)变换可得到三相基波电流。同时应当指出，d-q检测法以

ÁÁ

电流的d轴分量iÁ表示瞬时有功电流分量，以电流的q轴分量iÁ表示瞬时无功电流分量。（6）d-q坐标变换所用变换矩阵如公式所示：

（6）

图3id-iq变换的基波电流可以看出公式（4）和公式（6）所使用变换矩阵不同。通过分析

比较可以看出，先进型瞬时无功功率理论检测方法中θ=ωt，是以电网电压的正向过零点作为参考相位点，θ=ωt是正弦规律

Á

变化的；而传统的d-q检测方法中θ=ωt，是以电网电压的最大值点作为参考相位点，θÁ=ωt是余弦规律变化的。进一步推

ππÁÁÁ

，iÁ,iÂ,iÁ导可以得到θ=θÁ的相位分别滞后iÂ的相位2,iÂ,iÁ2

角度。

应该说明，在静止无功发生器SVG设计和有源电力滤波器APF设计中一般使用捕获单元来获取电网电压的相位作为参

图4装置发出无功电流到吸收无功电流的过程考点，而在捕获单元的使用中捕获电网电压过零点（正向过零

应用本文所提出的无功电流检测方法，搭建了SVG实 …… 此处隐藏：2851字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……