无功电流检测方法与SVG控制策略研究

LOW CARBON WORLD 2017/12低碳技术无功电流检测方法与SVG控制茉略研究黄实批(广西大学电气工程学院，广西南宁530000)

【摘要】本文分析了无功电流检测方法，介绍了目前几种应用的比较多的几种检测方法，接着分析了SVG控制策略，主要分为电流间接控制和电流直接控制，然后对无功电流检测方法进行了阐述，主要分为三角波比较法和滞环比较法,最后进行了仿真分析，以期为我国无功电流检测与SVG控制提供相关的借鉴和参考。

【关键词】无功电流检测;SVG控制；策略研究

【中图分类号】TM761 【文献标识码】A【文章编号】2095-2066( 2017 )36-0077-03

1引言

随着现代社会迅速发展，重要和精密的设备的应用越来

越普遍，它们的负荷所占比例也越来越大，因此电力部门和用

户对电能质量提出了更高的要求。他们不仅要求供电连续可

靠，还要求供电电压频率穗定、波形良好。然而，由于工业和生

活用电中的感性负荷以及电力系统、各工业部门和家电行业

中的电力电子装置消耗了大量无功功率，因此使得电能质量

明显降低。无功功率的补偿是改善电能质量的重要手段之一，

其在提高功率因数、降低电路损耗、减小设备容量、确保供电

和用电设备的安全可靠运行等方面作用明显。因此，无功补偿

问题的研究具有深远的意义。

2无功电流检测方法

电力系统的谐波检测方法和S V G的无功检测不一样，因

为S V G的无功检测无需将各个高次谐波分量进行分离处理，

只需要得到除去基波电压和有功电流的无功电流总值，也就

是包含畸变电流和各次谐波的电参数，以此为S V G补偿系统

供应相应的补偿指令电流，为系统提供反相的补偿电流，中和

或者弥补系统内部的无功，保持和促进基波有功电流的平穗。

现阶段，对于非正弦电路，无功电流检测的方式主要有四种，

分别为自适应理论无功检测、基于Fryze时域分析法、基于频

域分析的Fourier检测法、基于瞬时无功功率理论的开闭环检

测手段及以上各种检测方式的叠加和完善。下面简要的对上

述几种检测法进行介绍：

(1) 基于自适应理论的电流检测，这种检测方法主要是检 测无功电流结构是否为闭环控制，检测的基本原理是基于自

适应算法，对基准信号和输入进行对比分析，以此得到广义的

无功电流，自适应算法和很多种理论进行综合，这个系统也具

有非常好的抗干扰性，在电网频率发生偏移时比较适用，存在

畸变电流及不平衡的状态。但相应速度受到一定的限制，因此

需要完善控制算法。

(2) 基于Fryze时域分析检测方法，这种检测方法将平均功率作为主要的检测方法，其基础思路是分解负栽电流，通过

外围的辅助运算电路以及一个周期的积分积累，使负栽电流

变成两个分量，一个是包含谐波电流在内的无功电流，另外一

个是和电压波形吻合的分量。但是，采取这种方法得出的结果

并不是真正意义上面的瞬时无功，仅仅是通过几个周期延迟

的电流值，所以，S V G补偿系统中采取这种检测方法具有很大

的限制性，必须辅助其他的算法，并且对其进行相应的改进。

(3)频域分析Fourier检测法，目的在于使用快速Fourier 变换获得各次谐波的频域参数，以此来获取相位幅值等相关

的信息，需要进行两次计算，大概有80滋s的时差，虽然这种检

测方法在频谱分析方向操作和谐波检测方向都非常成熟，但

是因为延时比较长的原因，在具体的使用过程中，无法实现很

好的实时追踪。(4)无功电流检测的主要方法是瞬时无功功率理论，这种

检测方法是对传统平均值功率的突破，为无功和谐波的实时

监控提供强大的监视工具，基本原理是变换三相电网的所有

参数，之后再进行计算，将电流点积值、电压记为有功功率，将

电流矢量叉积、电压记为瞬时无功，之后再把这些指令值逆变

为补偿电流，通过交换，得到三相补偿电流。这种检测方法应

用的非常广泛，技术发展的很成熟，有诸多优点，但由于不适

用于单相系统和三相不平衡状态，推广性方面还有待加强。

神经网络无功检测理论于近几年成为新兴的研究方向，

主要依靠的是基本神经元和训练样本的自我学习技能，依据

实际情况，不断的对网络的权重值进行调节，以此确保输出的

可靠性。神经网络中的原始输入，输出和学习因子分别对应于

无功检测系统内的畸变电压和负栽电流，输出的指令无功电

流和功电流的反馈值。它的学习过程就是把电网电流和无功

电流的对比差值，保存在结构和权重中，不断的对输出结构进

行完善和更新，促使其无限的接近最优的无功检测值。若想保

证此检测方法的可靠性，必须训练大量的可靠样本，在此前提

下，检测的精度得以确信，由于神经网络的检测方法自称一

体，因此抗干扰能力极佳，实时并且计算量小，响应速度快。只

是目前的研究还并未成熟，需要进一步理论完善。

3 SVG控制策略

S V G的控制系统是一个包括检测、控制和驱动等多个环

节的复杂系统。一个典型的S V G控制系统的工作过程是:①

检测环节通过C T、P T将电网电流电压和S V G输出的电流电

压输送到检测运算电路，检测运算电路按照给定的算法计算

出需要的信号再传送到控制器中，这些信号称为指令信号。②

控制环节根据给定的控制策略对指令信号进行处理，产生触

发变流器门极的驱动信号传送到驱动电路。③驱动电路将驱

动信号进行功率放大，再加到变流器的门极，控制变流器的导

通与截止，这就完成了对S V G的控制。

根据上述理论介绍可知，S V G对电网的补偿效果是可以

控制的，为了达到改变补偿无功电流值的大小，可以采取控制

S V G的内部参数的措施。所以，对于S V G内部控制变量的控

制策略，对系统的运行效果也起着非常关键的作用。通过制定

合理的控制方案，可以对不同的物理量进行严格的控制，以此

达到最好的控制效果，依据不同的分类依据，将S V G的控制

方式总结如下：基于控制理论的思想，S V G的控制方法主要

有:P I D控制、逆PI控制、PI、神经网、自适应理论等相关的控

制方法。基于控制系统的结构角度，能够分为复合环、开环、闭

环及二者两两结合的控制方式。基于控制的物理量，可以分为

通过反馈环直接依靠P W M技术改变无功电流值的直接控制

法及控制相角变化的间接电流控制法等。

3.1电流间接控制

基于S V G装置无功有功功率的基本表达式，我们可以得

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