380/220V，100kVA UPS备用发电机组的功率调节器

在三相四线制电路中，当三相负载不平衡时，负载电流i_La、i_Lb、i_Lc中将包含零序分量，并且它们所含的零序分量是相等的，i_o=(i_La＋i_Lb＋i_Lc)。为了使机组的输出电流三相对称，最直接的办法是把三个零序分量变成机组的三相对称输出电流。为此，将各相负载电流减去2i_o，使各相负载电流中的i_o由正变负，并把i_o的方程式引入到各相负载电流中。这样利用图4所示的运算电路，就可以将i_o分离出来，并变换成机组的输出对称电流。然后用各相的负载电流，减去相应各相的机组输出对称电流，就可得到功率调节器的补偿电流指令值。这样，只须在电路中增加一个加法器和三个减法器就行了，电路的其它部分保持原样不变。

功率调节器的补偿电流发生电路，是由电压型Delta PWM逆变器及其相应的驱动电路和电流跟踪控制电路组成。为了保证其有良好的补偿电流跟踪特性，必须将Delta逆变器直流侧电容上的电压控制为一个适当的值，图4中的IC₁和IC₂就起到这个作用。图中U_dcr是U_dc的给定值，U_dc与U_dcr之差经IC₁、IC₂后得到调节信号ΔU_dc，将它加到瞬时有功电流的直流信号g上，就能控制直流电压U_dc为某一给定值。在本功率调节器中，是控制U_dc=750V。为了控制U_dc=750V，所以在图3和图4中加入了ΔU_dc反馈信号。

此外，在图3和图4中的低通滤波器电路如图5所示。其传递函数为

H(S)=

这是一种三阶切比雪夫模拟式低通滤波器，按照图中给出的参数，其截止频率为22Hz，误差小于2.5％。

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图 5 图 3和 图 4中 的 低 通 滤 波 器 电 路

3.3 不平衡负载时三相指令电流的检出

我们以只有A相有负载R，B相和C相空载，且A相负载等于机组标称额定功率时的，最严重不平衡负载的情况为例进行说明（见图2）。

当只有A相有负载R，B相和C相空载时，则流过中线的电流3i_o=i_La。若将机组输出电流i_sa，i_sb，i_sc补偿成三相对称电流时，则i_La中的用来对B相和C相进行补偿。所以在各相的检测电路中都将本相负载电流减去i_La作为运算电路的输入电流，将得到的运算结果再被本相负载电流减去，就可以得到各相补偿电流的指令信号。由图4所示已知：

机组额定功率为100kVA；

i_La=I_msinωt，I_La=450A；

i_Lb=0，I_Lb=0；

i_Lc=0，I_Lc=0；

i_o=i_La，I_o==150A。

对于A相

输入电流为i_La－i_La=I_msinωt－I_msinωt=I_msinωt，与u_sa=U_msinωt相乘后得

F_a=I_msinωtU_msinωt=I_mU_msin2ωt=I_mU_m(1－cos2ωt)

用低通滤波器滤掉二次谐波后只剩下g_a=I_mU_m，其中K为滤波器的放大系数。然后再与u_sa=U_msinωt相乘则得

i_Lap=I_mU_m·U_msinωt=I_mU_m²sinωt

令U_m²=1，则得

i_Lap=I_msinωt=i_sa

用i_La减去i_sa即可得到

=I_msinωt－I_msinωt=I_msinωt

对于B相

输入电流为：i_Lb－i_La=0－I_msinωt=－I_msin_ωt，与u_sb=U_msin(ωt－120°)相乘后得

F_b=－I_msinωtU_msin(ωt－120°)=I_msin(ωt－180°)U_msin(ωt－120°)=－I_mU_m〔cos(2ωt－300°)－ cos(－60°)〕

用低通滤波器滤掉二次谐波后只剩下

g_b=－I_mU_m〔－cos(－60°)〕=I_mU_m，

其中K为滤波器的放大系数。然后再与u_sb=U_msin(ωt－120°)相乘则得

i_Lbp=I_mU_m·U_msin(ωt－120°)

令U_m²=1，则得

i_Lbp=I_msin(ωt－120°)=i_sb

用i_Lb减去i_sb即可得到

=0－I_msin(ωt－120°)=－I_msin(ωt－120°)

对于C相

输入电流为i_Lc－i_La=0－I_msinωt=－I_msinωt，与u_sc=U_msin(ωt＋120°)相乘后得

F_c=－I_msinωtU_msin(ωt＋120°)=－I_mU_m〔cos(2ωt－60°)－cos(60°)〕

用低通滤波器滤掉二次谐波后只剩下

g_c=－I_mU_m〔－cos(60°)〕=I_mU_m，

其中K为滤波器的放大系数。然后再与u_sc=U_msin(ωt＋120°)相乘则得

i_Lcp=I_mU_m·U_msin(ωt＋120°)

令U_m²=1，则得

i_Lcp=I_msin(ωt＋120°)=i_sc

用i_Lc减去i_sc即可得到

=0－I_msin(ωt＋120°)=－I_msin(ωt＋120°)

由得到补偿电流i_sac=I_msinωt

由得到补偿电流i_sbc=－I_msin(ωt－120°)

由得到补偿电流i_scc=－I_msin(ωt＋120°)

当I_sac=450A×=300A，I_sbc=－450A×=－150A，I_scc=－450A×=－150A。其关系如图2及图6所示。

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图 6 单 相 负 载 时 补 偿 电 流 的 向 量 图

3.4 采用瞬时无功理论的指令电流运算电路

瞬时无功理论是由日本学者赤木泰文于1983年提出来的，其中包括p－q运算法、i_p－i_q运算法和d－q运算法。这里只介绍一种p－q运算法，其电路如图7所示，图中

C₃₂=；C_pq=

C₂₃=

但这种运算电路检测法的电路较复杂，所用乘法器较多，调整困难，故未采用。

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图 7 瞬 时 无 功 理 论p－q运 算 检 测 电 路