基于FPGA和瞬时无功功率理论的电力系统功率检测.pdf

维普资讯 甘 肃 电 力 技 术 基于FPGA和瞬时无功功率理论 的电力系统功率检测 杨托忠 马安仁 (兰州电力学校 甘肃省兰州市 730070) 【摘 要】 叙述了电力系统瞬时无功功率原理及基于该理论的功率检测算法，进一步介绍了用FPGA芯 片设计的功率检测系统，特别对FPGA检测系统的功能模块设计、时序设计进行了详细说明，最后的仿真实 验结果验证 了其可行性。 【关键词】 瞬时无功功率理论 FPGA 检测 1 引言 果可直接控制晶闸管投切 电容器 (TSC--Thyristor SwitchedCapacitor)，从而实现快速动态无功补偿， 电能质量对于电网的安全、经济运行、保证工 减小电压波动，提高供电质量。 业产品的质量和科学实验的正常运行以及降低能耗 等均有重要意义。传统的检测方法存在着检测速度 2 瞬时功率及功率因数的检测方法 慢、实时性差等缺点，已经不能满足很多工业现场 2．1 传统的检测方法 的检测要 求 。随着 VLsI (VeryLargeScale 在传统的检测方法中，交流电压U(t)和电流 i Integration)技术的不断发展，现场可编程门阵列 (t)是这些电气量测量的基础。 (FPGA，field—programmablegatearray)正处在 被测电压、电流的有效值离散表达式为： 革命性的数字信号处理的前沿。本文介绍一种基于 FPGA的新型瞬时功率检测装置，用该装置的测量结 U = l = 对于周期性信号，其有功功率的表达式为： 尸=；-[c，c，，+c，，c，+c，，c，d] (2) 按离散的形式进行计算，则： 尸=—』争y∑((刀)f(刀)+6(刀)f6(刀)+ ()f(刀) (3) H — l 无功功率表达式为： Q = + + (4) 视在功率： 维普资讯 24 基于FPGA和瞬时无功功率理论的电力系统功率检测 2．2 基于瞬时无功功率理论的检测方法 S=U I + ， + c，c (5) 三相 电路瞬时无功功率理论是 由赤木泰文于 功率因数： 1983年提出的，目前在很多领域都有了广泛的应用。 ：P／S (6) 赤木泰文提出的 p-q理论中，把三相功率分解为瞬 式中： 时实功率P和瞬时虚功率q。随着该理论的发展，目 U(n)、i(n)一被测电压u(t)和电流 i(t)采样后 前已经形成了以瞬时有功电流 i和瞬时无功电流 i 的时间序列，n=1，2