单相pq理论实现.doc

文献出处网址：/search/freesrchabstract.jsp?tp=arnumber=997615queryText%3DImplementation+of+Single-phase+pq+Theory%26openedRefinements%3D*%26searchField%3DSearch+All 单相pq理论的实现 作者：Mehrdad Tarafdar Haque*, and Toshifumi he** 伊朗 大不里士 大不里士大学电气工程部门 电话传真：98-411-3356025 邮箱： HYPERLINK mailto:tarafdar@ tarafdar@ 日本 大阪 大阪大学工程研究生院 电话：81-6-6879-7695 传真：81-6-6879-7263 邮箱： HYPERLINK mailto:ise@pwr.eng.osaka-tJ.ac.jp ise@pwr.eng.osaka-tJ.ac.jp 摘要： 单相的瞬时无功功率补偿是可以实现的。现给出解析分析。这个基于单相的理论可以成功用于单相系统和三相系统的无功功率补偿。这种方法在不平衡电网电压和/或不平衡负载电流的情况下的电网侧产生参考正弦电流波形。我们通过仿真结果对提出方法的有效性及其与原来的pq理论的比较进行了研究。 关键词： 单相 pq理论 1介绍 现在电力系统对无功补偿技术的要求正越来越严格。在过去的一段时期，由于电力电子和控制技术的进步，人们对快速动态无功补偿的注意力投入到电压源逆变器（VSIs）上来。用电压源逆变器把指定的电流波形注入到电网从而抵消负载的无功功率是可能的。很明显，在逆变器的运算中最重要的主题是逆变器注入每一相的参考电流波形的产生策略。在这个领域的众多理论中，瞬时pq理论受到了较大的关注。 在原来的pq理论提出之后，一些基于瞬时功率的理论也被提出。这些文章的目的是在考虑到电网电压和/或负载电流的情况下，把pq理论扩展到三相三线系统或者三相四线系统中去。这些情况包括诸如不平衡或者谐波污染的电网电压，不平衡或者谐波污染的负载电流和中立电流补偿等。 考虑到pq理论是基于三相系统的理论，很明显所有以此为基础的研究都只适用于三相系统。这导致一相的参考补偿电流从属于另外两相的电流电压波形。 这篇论文的主要目标是提出单相的pq理论并用其独立地分析三相系统中每一相的瞬时无功功率补偿。单相pq理论与现在的pq理论相比有两个优点，如下所列： 单相pq理论可以对单相系统和三相系统的瞬时无功功率进行补偿。它也可以用于单相负载的三相系统。但是，原来的pq理论在三相系统的剩余相中会产生它某一相的单相负载承受的不正确的补偿电流， 当电网电压和/或负载电流不平衡时单相pq理论会在电网侧产生正弦参考电流但在以上情况中原来的pq理论不能产生正弦电流波形。 2理论运算 原来的pq理论的基本思想始于把电网电压和负载电流的瞬时空间矢量通过（1）和（2）从a-b-c坐标转化为α-β坐标 负载的瞬时有效功率和虚功率如下定义： 由（3）可知，a-β坐标上参考补偿电流icompa 和 icomβ如下给出 把这些电流转化到a-b-c坐标下得出如下方程： Icompa(t) Icompb(t) and Icompc(t)是分别来自这些相的各自a-b-c的电网部分应由电压源PWM逆变器吸收的瞬时电流。 考虑一个只有在a相的一个单相负载的三相系统，就有可能写出以下表达式： 利用（2）到（4）式得出如下方程： 很明显把式（7）的补偿电流放于式（5）中导致除了a相剩余的b相和c相也有补偿电流。但是b相和c相并没有负载，并不需要从这些相中吸收这样的补偿电流。换句话说，对于只有某一相有负载的三相系统，原来的pq理论会在它的剩余相中产生不正确的补偿电流。现在用单相pq理论解决这个问题。考虑下从α-β坐标到a-b-c坐标的转化公式给位于α轴的电压和电流如下表达式： 从另一方面说，从（3）（4）（5）我们有： 考虑到位于β轴的电压和电流与位于α轴的量相比有π/2的相位滞后，就有可能写出以下方程式 在没有负序负载电流和电网电压的情况下这些方程是正确的。在（11）和（12）中v’, (t)和i’, (t)分别领先v, (t)和i, (t)π/2个相位。把8 9 11 12代入到10中得出如下方程： 在方程13中v’, (t)和i’, (t)分别领先v, (t)和i, (t)π/2个相位。这个方程决定了a相的瞬时无功功率补偿的参考补偿电流。13的补偿电流取决于a相的负载电流和电网电压。考虑到a相的补偿电流与其他两相的电流和电压无关，这就可以把这方程用于单相系统和单相负载的三相系统的瞬时无功功率补偿。通过一种类似的方式得到13，可以用14和15分别断定b相和c相的电流。这些电流只有分别