380/220V，100kVA UPS备用发电机组的功率调节

能不受机组频率变化的影响；由于机组是三相四线制输出，所以负载各相的电压和相应的机组各相电压相等，当机组相电压对称时，负载各相电压也是对称的，故补偿性能也不受机组电压的影响。

3 功率调节器的指令电流运算电路

功率调节器的控制器，是由指令电流运算电路和电流跟踪控制电路两部分组成的。本节只介绍其中的指令电流运算电路，电流跟踪控制电路和驱动器一起将在下一节中介绍。

3.1 检测无功电流和谐波电流的运算电路

以A相电路为例，当负载中含有电阻、电感和非线性负载时，负载电流将滞后于机组电压，并产生畸变，此时A相负载电流i_La的傅里叶级数表达式为

i_La=I_fsin(ωt＋φ_f)＋I_nsin(nωt＋φ_n)

=I_fcosφ_fsinωt＋I_fsinφ_fcosωt＋I_nsin(nωt＋φ_n)

式中f代表基波，n代表谐波次数，φ_f为基波电流滞后于机组电压的相位角，φ_n为n次谐波电流滞后于电压的相位角，注脚f代表基波。

令i_Lap=I_fcosφ_fsinωt=I_Lapsinωt为基波有功电流；i_Laq=I_fsinφ_fcosωt=I_Laqcosωt为基波无功电流；i_Lah=I_nsin(nωt＋φ_n)为谐波电流，则

i_La=i_Lap＋i_Laq＋i_Lah

功率调节器向机组提供所需的无功与谐波电流的工作原理是，将A相负载电流i_La中的无功与谐波电流i_Laq＋i_Lah从i_La中分离出来，用i_Laq＋i_Lah作为指令电流对Delta逆变器进行跟踪控制，得到与i_Laq＋i_Lah相同的电流输入到负载，此时机组输入到负载的电流i_sa=i_Lap。

电流i_Laq＋i_Lah的检出运算电路如图3所示。将A相负载电流i_La加到图3所示电路的输入端，经低通滤波器Ⅰ（见图5）滤除i_La中的谐波电流i_Lah，将剩下的基波电流i_Lap＋i_Laq与机组电压u_sa=U_msinωt输入到乘法器Ⅰ中，相乘后得到

F=(i_Lap＋i_Laq)u_sa=(I_fcosφ_fsinωt＋I_fsinφ_fcosωt)U_msinωt

=cosφ_f－cosφ_fcos(2ωt)＋sinφ_fsin(2ωt)

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图3 A相 电 流i_La的i_Laq＋i_Lah检 出 运 算 电 路 框 图

F经过低通滤波器Ⅱ（见图5），将二次谐波分量滤除，只剩下直流分量g=I_fU_mcosφ_f，式中K为低通滤波器Ⅱ的放大系数。将g和u_sa再输入到乘法器Ⅱ中，相乘后得到

=gu_sa=I_fU_mcosφ_fU_msinωt=I_fU_m²cosφ_fsinωt

调节低通滤波器Ⅱ的放大系数K，使得

U_m²=1

则得到

=I_fcosφ_fsinωt=i_Lap

从负载电流中减去i_Lap即可得到

i_La－i_Lap=(i_Lap＋i_Laq＋i_Lah)－i_Lap=i_Laq＋i_Lah

用=i_Laq＋i_Lah作为Delta逆变器的指令电流，用三角波比较方式进行跟踪控制，即可使Delta逆变器输出补偿电流i_sac=i_Laq＋i_Lah供给负载，使机组的输出电流i_sa=i_Lap，机组的输出功率因数等于1。

3.2 可以检测出不平衡电流的三相运算电路

可以检测出不平衡电流的三相运算电路如图4所示，它是由三个如图3所示的单相检测运算电路组成的。

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图4 可 以 检 测 不 平 衡 电 流 的 三 相 运 算 电 路 框

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：