基于瞬时无功理论电压不平衡三相变流器控制研究

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1、基于瞬时无功理论电压不平衡三相变流器控制研究

2、第1摘要：本文介绍了三相变流器在非平衡状态下，应用瞬时无功功率理论，采用正负序分量分离法来实现对P三相变流器进行功率因数校正，采用这种方法，可以有效控制系统的无功，消除谐波，控制效果好关键词：DQ变换不对称电压瞬时无功功率1简介消除电网谐波是电工技术领域的重大课题。世界上许多国家都制定限制谐波的国家标准或规定。我国也于1984年和1993年分别制定了限制谐波的规定SD126-84和国家标准GB/T14549-93。据美国对全美开关电源市场的调查报告表

3、明,近几年AC/DC开关电源的需求平均年增长率为12.7%，如果多采用半控或不空整流技术，电网供电质量将急剧恶化。因而基于脉宽调制功率变换电路日益成为人们提高供电系统功率因数，降低谐波污染的有力工具，成为人们研究的热点。三相全控型电压源功率变换装置，主电路如图1所示，经过十余年的研究，已经开始实用化。在对称三相系统中，应用P技术，可以有效消除系统的谐波污染，并实现基波的功率因数为1。500)this.style.ouseg(this)">然而，目前大多数关于三相功率变换器的研究基于理想工况的，如

4、三相平衡系统。实际生产过程中，由于不间断电源、独立的能量再生设备和以及随机启动的民用用电设备的广泛存在，很难保证供电系统的三相平衡。因此必须考虑在三相不平衡工况下，系统的无功消除问题。对于高频功率变换系统来说，建立在平均值基础上的传统功率理论已经难以适用。80年代初，日本学者赤木泰文(H.Akagi)等人提出了建立在瞬时值基础上的三相电路瞬时无功功率理论，国内外的许多学者对此问题进行了深入的探讨[1～5]，并成功地应用于实际分析三相电路瞬时无功功率理论与传统功率理论的关系，建立二者的统一数学描述

5、，揭示瞬时无功率的物理意义。这种分析和统一数学描述是基于将传统功率理论中有效值、相位差、有功功率和无功功率等概念向瞬时值概念的自然扩展，在三相电路中，无功不仅在电源与负载间流动，而且在三相电路之间流动。瞬态时，当三相电路电源与负载间及各相之间有无功流动时，会增加三相电路的总传输损失，同时造成电网的谐波畸变。因此，当我们在进行功率因数校正时，应根据三相瞬时无功理论来进行系统控制。本文应用该理论技术，提出消除平均及瞬态无功的新型单位功率因数控制策略。2三相系统无功分析设三相电路的瞬时电压和瞬时电流分

6、别为500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">、500)this.style.ouseg(this)">和500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">、500)this.style.ouseg(this)">。为简明起见，下文中均只考虑电压和电流中不含零序分量的情况。将它们分别变换到两相正交的500)this.style.ouseg(this)">坐标系上，可

7、得两相瞬时电压500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">、和两相瞬时电流500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">。在500)this.style.ouseg(this)">平面上，矢量500)this.style.ouseg(this)">、500)this.style.ouseg(this)">、500)this.style.ouseg(this)">、

8、500)this.style.ouseg(this)">可分别进一步合成电压矢量500)this.style.ouseg(this)">和电流矢量500)this.style.ouseg(this)">。在500)this.style.ouseg(this)">坐标系中，两相总的瞬时功率为500)this.style.ouseg(this)">(1)500)this.style.ouseg(this)">(2)当电压和电流均为正弦对称时，瞬时实功率和瞬时虚功率正好等于传统功率理论中三相电路有功功

9、率和无功功率。当三相电压为正弦对称时，瞬时实功率和虚功率中的直流成分分别与三相电流中基波的有功分量和无功分量对应，而交流成分与三相电流中的谐波分量对应；特别是在一些典型情况下，如当电流为不对称的正弦时，其负序分量转化为p和q中的二次谐波。现在我们在旋转坐标系下，结合三相PAC/DC变换电路，具体考虑系统功率与电压、电流动关系。三相不对称分量可以分解为正序分量、负序分量、零序分量。在三相三线制电路中我们可以忽略零序电压分量的影响。那么，电网电压，输入三相电流，变流器端电压可以表示为：500)thi