浅谈无功补偿装置中无功电流的检测

任伟 唐佳佳 胡玲 胡妍

摘要：利用无功功率发生器（SVG）对电网中的无功功率进行补偿，就需要实时动态的检测出电网中的无功电流。在充分比较p-q检测法和ip-iq无功电流检测法后，运用MATLAB7.1仿真软件搭建SVG的仿真模型。仿真结果表明：ip-iq检测法能够更快速的检测出电网中的无功分量。

关键词：SVG 瞬时无功功率 p-q检测法 ip-iq检测法

1 瞬时无功功率理论

新型静止无功功率发生器（SVG）基于其补偿的实时性与准确性的强大优势，在同类功能产品中显示出无可比拟的强大优势。为了对电网中的无功功率进行动态补偿，首先就需要实时的检测出电网中的瞬时无功功率。检测无功功率的方式有很多，目前比较普遍的方法是采用快速傅里叶变换法。但是此种检测方法具有一定的滞后性，一定程度上不能满足SVG对补偿准确性的要求。新兴发展的瞬时无功功率理论，在瞬时值的基础上定义有功功率及无功功率，有效地避免了检测滞后性的影响。日后必将成为无功电流检测领域的首选检测方式。采用瞬时无功功率算法检测电网中的无功电流，在瞬时值的基础上计算p，q或ip，iq并最终计算出电网中的无功电流。由于后期学者对该理论的不断扩展，发展成为两种检测方法，分别称之为p-q检测法和ip-iq检测法。

2 p-q运算方式

■图1 检测法原理图

p-q运算法通过分离出基波的有功功率和基波的无功功率而实现。首先根据定义计算出p，q，经过低通滤波器（LFP）得p，q的直流分量■，■。于是，根据■，■即可推导出ia，ib，ic的基波分量iaf，ibf，icf。

i■i■i■=C■C■■■■=■C■C■■■（1）

将iaf，ibf，icf与ia，ib，ic相减，即可得出ia，ib，ic的无功检测电流iah，ibh，ich。

3 ip-iq运算方式

■

图2中

C=sinwt -coswt-coswt -sinwt（2）

ip-iq检测法是以基波电流为基础而发展起来的一种瞬时检测法。第一步通过锁相环（PLL）即可得到三相电压中某一项的相角，通过正余弦发生器得到此相角的正余弦信号，根据以上所知计算出ip、iq，再经滤波后得到其直流分量 ■、■，此处的■，■是由基波有功分量iaf，ibf，icf产生的，因此由■，■，就能够得到iaf，ibf，icf的值，从而计算出所需的无功电流即iah，ibh，ich。

4 仿真结果分析

利用MATLAB中的电力系统模块库（SimPowerSystems）建立SVG的系统仿真模型，分别用如上的两种检测方法检测电网中的无功电流并进行实时补偿。

■

由仿真结果可以明显看出，采用p-q检测法的补偿装置投入电网中0.18s以后，电网中电流仍然滞后于电压，补偿并未完成；采用ip-iq检测法的补偿装置投入电网中0.18s以后，电网中电流与电压保持相同的相位，补偿完成。

由此可见，采用ip-iq检测法检测电网中的无功电流，更能够满足无功补偿装置对补偿实时性的要求，使补偿更加快速准确。

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作者简介：任伟（1972-），男，辽宁抚顺人，高级工程师职称，研究方向：电气智能控制；唐佳佳（1987-），女，辽宁抚顺人，助理工程师职称，研究方向：电气智能控制。