380/220V，100kVA UPS备用发电机组的功率调节

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

4 电路跟踪控制电路

电流跟踪控制电路采用的是三角波比较方式，图8是三角波比较方式的波形图，图9是三角波比较方式的原理框图。这种方式与SPWM方式是不同的。它不直接将指令信号与三角波进行比较，而是将与i_sac的偏差Δi_sac经放大器A放大后再与三角波进行比较。放大器A采用比例放大器或比例积分放大器。这种控制方式是基于将Δi_sac控制到最小来进行设计的。其优点是输出电压中的谐波含量较小，只含有与三角波频率相同的谐波，滤波比较容易。其缺点是硬件比较复杂，跟踪误差稍大，响应速度稍慢。

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图 8 三 角 波 比 较 方 式 的 波 形 示 意 图

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图 9 三 角 波 比 较 方 式 的 原 理 框 图

Delta逆变器的开关器件，可以选用1200V/600A的IGBT，也可以采用1200V/300A的IGBT2只并联，相应的驱动器，可以与IGBT配套购买。例如对于1200V/300A的IGBT，可以选用EXB851或EXB841型栅极驱动混合IC驱动器。

5 试验波形

图10给出了单相电阻负载时的源侧与负载侧的试验波形，可以看出源侧电流是三相对称的，说明功率调节器可以对不平衡负载进行补偿；图11给出了单相电感负载时的源侧与负载侧的试验波形，可以看出源侧电流是几乎为零的三相对称电流，说明功率调节器可以对无功电流和不平衡负载进行补偿；图12给出了三相非线性负载时的源侧和负载侧的试验波形，可以看出源侧电流基本上是正弦的三相对称电流，说明功率调节器可以对负载的谐波电流进行补偿。

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(a) 负 载 侧

(b） 源 侧

图 10 单 相 电 阻 负 载 时 的 试 验 波 形

(a) 负 载 侧

(b) 源 侧

图 11 单 相 电 感 负 载 时 的 试 验 波 形

(a) 负 载 侧

(b) 源 侧

图 12 三 相 非 线 性 负 载 时 的 试 验 波 形

6 结语

从上面的分析和试验波形可知，功率调节器具有如下的作用：

1）可以对不平衡负载进行补偿，不管三相负载如何不对称，经功率调节器补偿后，能使机组的电流成为三相对称的电流，在带单相负载时机组可以提供额定的输出功率；

2）可以补偿负载的无功功率电流，使机组的输出功率因数接近于1；

3）可以补偿负载的谐波电流，使机组的输出电流为基本纯净的三相对称