新型混合动态无功补偿器的研究

1、新型混合动态无功补偿器的研究作者：徐 然指导老师：尹忠东获奖情况：第七届“电力科技杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖； 第五届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖一、系统概述针对低压配电系统中存在的无功不足、功率因数过低等问题进行分析和研究，研究对象为：中央空调、计算机负荷、照明等，这些负荷需要消耗大量的无功功率，如果不加无功补偿装置，必将大大降低系统功率因数，并且造成较大的线路损耗，增加能耗。无功补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数降低能耗，改善电网电压质量。低压配电网在各级网络和输配电设备中消耗的无功功率所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的

2、传输损耗,提高输配电效率,应配置无功补偿设备。在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50% ,其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，在配电网络中分散的负荷区，如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等处进行无功补偿，要尽可能地实现就地补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。(一） 影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时,如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。(1) 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电

3、动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。(2) 供电电压超出规定范围对功率因数造成的影响当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值

4、时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。(3) 电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。(4) 以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。（二）无功补偿的效益在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.700. 85之间。企业消耗电网的无功功率约

5、占消耗有功功率的60%90% ，如果把功率因数提高到0. 95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。1、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增

6、长的需要;如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。3、降低系统的能耗由于负荷无功得到就地补偿，提高系统功率因数，使得传输线上的电流大大减小，系统只需要提供有功电流而不需要提供无功电流，线损得到降低，提高传输效率。二、系统构成及原理（一）方案选择通过实测数据分析我们可以得到，系统存在着非常大的无功功率缺额，因此非常有必要对其进行补偿，下面就对目前

7、应用较多的几种无功补偿技术进行相互比较分析，从而分析得到针对本系统的无功补偿需要采用何种补偿技术。1、固定电容器补偿并联电容器是目前最主要的无功补偿方法。其主要特点是价格低，效率高，运行成本低，在保护完善的情况下可靠性也很高。在高压及中压系统中主要使用固定连接的并联电容器组，而在低压配电系统中则主要使用自动控制电容器投切的自动无功补偿装置。自动无功补偿装置的结构则多种多样形形色色，适用于各种不同的负荷情况。并联电容器的最主要缺点是其对谐波的敏感性。当电网中含有谐波时，电容器的电流会急剧增大，还会与电网中的感性元件谐振使谐波放大。同时收到自动开关动作速度和次数的限制，固定电容器补偿不能迅速跟踪符

8、合无功的变化，动态性能较差。另外，并联电容器属于恒阻抗元件，在电网电压下降时其输出的无功电流也下降，因此不利于电网的无功安全。2、SVC补偿SVC的全称是静止式无功补偿装置，静止两个字是与同步调相机的旋转相对应的。国际大电网会议将SVC定义为7个子类：机械投切电容器（MSC）机械投切电抗器（MSR）自饱和电抗器（SR）晶闸管控制电抗器（TCR）晶闸管投切电容器（TSC）晶闸管投切电抗器（TSR）自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）根据以上这些子类，我们可以看出：除调相机之外，用电感或电容进行无功补偿的装置几乎均被定义SVC。目前国内市场上被宣传为SVC的产品主要是晶闸管控制电抗器（TCR）

9、和晶闸管投切电容器（TSC）。TCR的基本结构包括一组固定并联连接在线路中的电容器和一组并联连接在线路中用晶闸管控制的电抗器，通常将电抗器的容量设计成与电容器一样。由于电抗器是用晶闸管控制的，其感性无功电流可以变化。当晶闸管关断时，电抗器没有电流，而电容器固定连接，因此整套装置的补偿量最大。当调节晶闸管的导通角时，电抗器的感性电流就会抵消一部分电容器电流，因此补偿量减少，导通角越大，电抗器的电流越大，补偿量就越小。当晶闸管全通时，电抗器电流就会将电容器电流全部抵消，此时补偿量为0。在TCR中，当晶闸管的导通角小于90°时，电抗器的电流非正弦含有谐波成分，因此必须将固定电容器组设计成滤

10、波器形式或者配备另外的滤波器。综上所述，可以看出TCR的结构复杂，损耗大。但其具有补偿量连续可调的特点，在高压系统中还有应用。3、STATCOMSTATCOM是一种使用IGBT、GTO、或者SIT等全控型高速电力电子器件作为开关控制电流的装置。 其基本工作原理是：通过对系统电参数的检测，预测出一个与电源电压同相位的幅度适当的正弦电流波形。当系统瞬时电流大于预测电流的时候，STATCOM将大于预测电流的部分吸收进来，储存在内部的储能电容器中。当系统瞬时电流小于预测电流的时候，STATCOM将储存在电容器中的能量释放出来，填补小于预测电流的部分，从而使得补偿后的电流变成与电压同相位的正弦

11、波。根据STATCOM的工作原理，理论上STATCOM可以实现真正的动态补偿，不仅可以应用在感性负荷场合，还可以应用在容性负荷的场合。并且可以进行谐波滤除，起到滤波器的作用。但是实际的STATCOM由于技术的原因不可能达到理论要求，而且由于开关操作频率不够高等原因，还会向电网输出谐波。STATCOM的结构十分复杂，价格昂贵，可靠性差，损耗大，目前仍处于研究试用阶段，没有实际应用价值。4、新型混合动态无功补偿装置通过前文所分析的三种补偿装置都有各自的优缺点，不是很适合于本系统的无功补偿，因此在此基础上提出了一种全新的动态无功补偿技术，有别于常规的SVC，而是采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结

12、构，通过调节逆变器的输出电压，改变固定电容器上的电压，实现调节系统无功的目的，该补偿装置具有动态性能好，逆变器装置容量小等特点。新型混合动态无功补偿装置结构框图如下图2-1所示，图2-2为新型混合动态无功补偿器主电路图。图2.1 新型混合动态无功补偿装置结构框图图2-2 新型无功补偿器电路图（三）仿真模型的建立为了对新型混合动态无功补偿装置的特性有一个较为全面深刻的理解，我们利用利用PSCAD电力系统仿真软件建立仿真模型，PSCAD主电路仿真波形如下。1、主电路仿真模型的建立图2-7 三相三桥臂仿真模型主电路图2-8 三相四桥臂仿真模型主电路2、 控制电路仿真模型的建立图2-9 三相电压锁相环

13、节图2-10 A相同步电压产生环节图2-11 利用DQ及无功检测环节图2-12 指令电压产生环节图2-13 SPWM交截及生成死区环节图2-14 电压电流FFT变换环节（四）控制算法的分析和研究控制算法：系统提供无功最小。本课题采用的控制算法是以系统无功最小为控制目标，控制系统框图如下图2-15所示。图2-15 电压指令产生控制框图根据系统、新型混合动态无功补偿装置及负荷间的无功功率平衡关系为：为系统提供的无功，为新型混合动态无功补偿装置提供的无功，为固定电容器补偿无功，为负荷需要的无功，我们的控制目标是使系统向负荷提供的无功为0，负荷所需无功全部由新型混合动态无功补偿装置来补偿。以为控制量，

14、给定值设为0，形成闭环反馈控制系统，最终使稳定为0，此时 装置投入运行后，逆变器输出电压、与母线电压、相位相同，装置向负荷补偿的无功主要由电容产生。其大小为：根据上式就可以得到逆变器输出电压信号幅值大小具体控制过程为：（a） 首先采集母线三相电压信号和电流信号，用瞬时无功功率理论计算出。 （2-1） （2-2） （2-3）（b）与给定值0的差送入PI调节器中进行运算得到需要补偿的无功量。（c）由计算补偿电容上需要的电压。（d）母线电压减去得到逆变器输出电压，再根据锁相环得到的逆变器输出电压相位信息，通过SPWM控制得到IGBT的触发脉冲信号，最终实现系统无功闭环控制。（五）仿真结果及分析1、半

15、载仿真a、仿真条件：新型混合动态无功补偿装置输出10kVA容性无功。给出系统仿真时域波形图以及频域波形图：图2-16 系统各部分无功曲线 图2-16中的波形一次分别为QLoad负荷需要的无功、QFC固定电容器输出无功、Qsvc新型混合动态无功补偿装置输出的无功和Qsys系统提供的无功，由图2-17我们可以知道，装置投入运行之后，系统提供的无功基本等于零，负荷需要的无功完全由固定补偿电容器和新型无功补偿装置提供，实现了无功补偿的功能。图2-17 系统提供无功功率图2-17给出的是系统提供无功的放大图，从上图我们可以清楚的看到，无功波动的范围在以内，可以认为系统提供的无功基本为零，实现了系统提供最

16、小无功的控制目的。 图2-18 补偿装置输出无功图2-18给出的是新型无功补偿输出无功放大波形，由图2-17我们可以知道新型无功补偿装置提供的无功功率为左右。图2-19 逆变器输出电压和系统母线电压波形图2-20逆变器输出电压频谱图图2-19给出的母线电压波形和逆变器的输出电压波形，从这个波形中我们可以看出逆变器的输出电压波形完全跟踪了系统母线电压波形，相位一致保证了控制算法中无功补偿的精确性。图2-20给出的是逆变器的输出电压频谱图，由频谱分析可以得到改逆变器装置输出的电压波形正弦度非常好，谐波含量很低。图2-21 IGBT驱动信号波形图2-22 逆变器输出三相电压波形图2-23 新型混合动

17、态无功补偿装置输出电流频谱b、仿真条件：新型混合动态无功补偿装置输出10kVA感性无功。给出系统仿真时域波形图以及频域波形图： 图2-24 系统各部分无功曲线 图2-24中的波形一次分别为QLoad负荷需要的无功、QFC固定电容器输出无功、Qsvc新型混合动态无功补偿装置输出的无功和Qsys系统提供的无功，由图2-24我们可以知道，装置投入运行之后，系统提供的无功基本等于零，负荷需要的无功完全由固定补偿电容器和新型无功补偿装置提供，实现了无功补偿的功能。图2-25 系统提供无功功率图2-25给出的是系统提供无功的放大图，从上图我们可以清楚的看到，无功波动的范围在以内，可以认为系统提供的无功基本

18、为零，实现了系统提供最小无功的控制目的。 图2-26 补偿装置输出无功图2-26给出的是新型无功补偿输出无功放大波形，由图2-26我们可以知道新型无功补偿装置提供的无功功率为左右。图2-27 逆变器输出电压和系统母线电压波形图2-28 逆变器输出电压频谱图图2-27给出的母线电压波形和逆变器的输出电压波形，从这个波形中我们可以看出逆变器的输出电压波形完全跟踪了系统母线电压波形，相位一致保证了控制算法中无功补偿的精确性。图2-28给出的是逆变器的输出电压频谱图，由频谱分析可以得到改逆变器装置输出的电压波形正弦度非常好，谐波含量很低。图2-29 装置输出电流波形图2-30 装置输出电流频谱图图2-

19、29和图2-30分别给出了装置输出的补偿电流时域波形图和频谱分析图，从上两图可以得到，补偿电流波形非常好，电流失真度THD小于3%，几乎不会给系统注入谐波电流，是符合要求的。2、满载仿真a、仿真条件：新型混合动态无功补偿装置输出20kVA容性无功。给出系统仿真时域波形图以及频域波形图：图2-31 系统各部分无功曲线图2-31中的波形一次分别为QLoad负荷需要的无功、QFC固定电容器输出无功、Qsvc新型混合动态无功补偿装置输出的无功和Qsys系统提供的无功，由图2-31我们可以知道，装置投入运行之后，系统提供的无功基本等于零，负荷需要的无功完全由固定补偿电容器和新型无功补偿装置提供，实现了无

20、功补偿的功能。图2-32 系统提供无功功率图2-32给出的是系统提供无功的放大图，从上图我们可以清楚的看到，无功波动的范围在以内，可以认为系统提供的无功基本为零，实现了系统提供最小无功的控制目的。 图2-33 补偿装置输出无功图2-33给出的是新型无功补偿输出无功放大波形，知道新型无功补偿装置提供的无功功率为左右。b、仿真条件：新型混合动态无功补偿装置输出20kVA感性无功。下面给出系统仿真时域波形图以及频域波形图：图2-34 系统各部分无功曲线图2-34中的波形一次分别为QLoad负荷需要的无功、QFC固定电容器输出无功、Qsvc新型无功补偿装置输出的无功和Qsys系统提供的无功，由图2-3

21、4我们可以知道，装置投入运行之后，系统提供的无功基本等于零，负荷需要的无功完全由固定补偿电容器和新型无功补偿装置提供，实现了无功补偿的功能。图2-35 系统提供无功功率图2-35给出的是系统提供无功的放大图，从上图我们可以清楚的看到，无功波动的范围在以内，可以认为系统提供的无功基本为零，实现了系统提供最小无功的控制目的。 图2-36 补偿装置输出无功图2-36给出的是新型无功补偿输出无功放大波形，知道新型无功补偿装置提供的无功功率为左右。图2-37 新型混合动态无功补偿装置输出电流波形图2-38新型混合动态无功补偿装置输出电流频谱图2-37和图2-38分别给出了装置输出的补偿电流时域波形图和频

22、谱分析图，从上两图可以得到，补偿电流波形非常好，电流失真度THD小于3%，几乎不会给系统注入谐波电流。由上面的理论分析和仿真分析可以得到，本课题所研究的新型SVC装置能够很好的实现负荷无功得补偿，实现系统无功的最优控制，大大降低系统能耗，提高设备的利用率和传输效率，在补偿负荷无功的同时并没有给系统注入谐波电流，因而本SVC装置无需外加滤波器就能很好的满足各项指标的要求。三、系统特性及功能实现（一）逆变器容量的确定根据装置设计补偿容量为20kVA，则逆变器的主电路设计容量也必须大于等于20 kVA，并作为主电路各主要器件的选型依据。当负荷需补偿无功超过设计容量，再算法中需考虑容量限制，防止装置长

23、时间过载。考虑容量限制后，逆变器参考电流无功检测的框图如下。图3-1 考虑容量限制逆变器参考电流检测框图（二）功率单元主电路设计考虑中线电流补偿要求，电路如图2-1所示。图3-2 单相主电路结构示意图在功率单元设计中，关键的在于电力电子器件的选型及散热设计。设计已知条件：l 装置总容量；l 功率单元输出额定电压为；l 功率单元直流侧额定电压为；l 设定最高开关频率。1 串联功率单元数(3-1)式中为逆变器所接入的系统电压等级。以上的计算只考虑了逆变器承受基波下的要求，由于逆变器在补偿时需要发出相应的补偿电压，因此为防止调制过程的越限，在设计串联数要留有足够的裕量。2 逆变器输出电流(3-2)3

24、 逆变器直流侧电压功率单元采用单相半桥构成的三相四桥臂，根据PWM调制规律直流电压可计算如下(3-3)其中1.1为直流电压裕量系数，1.15为注入零序次谐波后直流电压利用率提高系数。由于谐波补偿的要求，直流电压要尽可能留有裕量。因此通常在满足式(3-3)的前提下，尽可能将充分利用功率器件的耐压水平。因此，当选择额定电压为1700V的IGBT管时，直流电压可选择为1000V。IGBT的型号选择好后还必须根据实际运行工况对其安全工作区(SOA)进行验证。其详细参数见参考资料。4 散热器选型计算散热器必须为逆变电路提供良好的散热条件，因此散热器的选型非常关键。其选择主要根据其电路损耗功率来定，但IG

25、BT在PWM调制方式下，开关过程比较复杂，很难精确的计算各种损耗。工程中通常按照经验公式来计算IGBT损耗功率。 在逆变器主电路中，功率器件工作在高频状态，器件的开关损耗占全部损耗的绝大部分。一般厂家会给出各种典型参数方便计算。IGBT模块的开关损耗计算如下：(3-4)其中：、根据实际运行的工况从参考资料中的相应曲线查出。按照以上计算结果根据下式可计算得到选择散热器的热阻为：(3-5)其中：IGBT允许的最大结温；环境温度；损耗功率。5 直流电容容量计算(3-6)由于功率单元采用隔离变压器串联，功率单元直流侧可以共用直流电容。直流电容的作用是稳定电压，理论上电容值越大越有利于电压的稳定，但大电

26、容成本高，体积大，不利于现场应用。工程实践中确定电容量的主要依据是直流电压的低频脉动率。所需滤波电容量可按工程经验公式计算:式中I为逆变器的额定输出电流有效值，为直流电压平均值，为逆变器的最低输出频率，为允许的直流电压波动峰值的纹波因数，是裕量系数。 6 连接电抗器设计连接电抗器一方面将功率单元与电网隔离，另一方面其漏感可以滤除逆变器输出电压中开关次谐波。为了简化设计过程，可以将级联型逆变器等效为一个三相桥式逆变器。如图2-2所示，此时变压器等效为一个连接电感，起到低通滤波器（LPF）的作用，LPF对于逆变器的性能具有决定性的影响。在LPF的参数确定前，可以把逆变器与系统相连的部分看成是一个黑

27、匣子，从而可以根据巴特沃思滤波器设计原则进行确定漏感参数。图3-3 并联型逆变器与电网连接的基本结构1、巴特沃思低通滤波器的设计按给定的指标设计一个低通滤波器，重点是寻找一个恰当的近似函数来逼近理想特性。这种基于不同类似近似函数的综合方法，长期以来得到广泛应用的已有许多，其中具有优良性能的滤波器，如巴特沃思、切比雪夫和椭圆滤波器。而在这三种滤波器当中，巴特沃斯滤波器在线形相位、衰减斜率和加载特性三个方面具有特性均衡的优点。特别是随着阶数的增加，滤波器的衰减斜率会逐步增加，而且具有“最大平坦”的特性。因此在实际使用中，巴特沃斯滤波器被列为首选。图3-4巴特沃思低通滤波器的幅度平方频率响应所谓巴特

28、沃思滤波器就是以巴特沃思近似函数作为滤波器的系统函数，该函数以最高阶泰劳级数的形式来逼近理想矩形特性，式(2-7)即为其通用模方函数表达式：， N=1，2，3- (3-7)可见，它的分子等于常数，分母是的多项式，是一个正实常数，由它导出的系统函数在物理上是可以实现的。式中N表示滤波器的阶数是正整数，为截止频率，为与通带衰耗有关的参数，为与阻带衰耗有关的参数，如图3-4所示，图中是截止频率，也是通带的边界频率，是阻带的边界频率，所以有：通带：阻带： (3-8) (3-9)当则滤波特性趋近于理想的矩形。显然，参数与主要取决于设计指标容限范围。若指标规定在通带边界频率，通带允许的最大衰耗为，则根据式

29、(2-9)有：， ，故得(3-10)对于巴特沃思滤波器，通常取带宽作为截止频率，所以。若规定在带阻边界频率，带阻允许的最小衰耗为，则根据式(3-10)有：故得，(3-11)图3-5 归一化巴特沃思低通滤波器的幅度特性曲线(3-12)巴特沃思低通滤波器在设计过程中，为了通用性，模方函数往往用归一化形式表示，其中为归一化频率，则式(2-11)改写成：从上图3-5可以看出，归一化模方函数其幅度随着N的增加，通带愈益平坦，愈接近理想特性，当则逼近矩形。当然在实际的滤波器设计中，一方面要考虑滤波器的滤波特性，另一方面也需考虑随着滤波器阶数增加，实际滤波装置的成本也将随之增加。所以在性能和成本间取一个平衡

30、点，令滤波装置达到最佳的性能价格比，是设计滤波器过程中必须予以考虑的一个问题。2、LPF的结构设计原则低通滤波器阶数对通带特性，过渡带宽窄以及阻带衰耗大小影响很大。因此如何根据给定的通、阻带指标，恰当地选择滤波器的阶数是首先需要考虑的问题。设计逆变器与电网连接处滤波电感和滤波电容的参数按照巴特沃斯低通滤波器逼近原则统一的设计，各项给定指标如下：（1）输出电流只含有应补偿25次及以下的谐波电流，对于25次以上的谐波分量应有效的滤除；（2）通带截止频率，通带最大衰耗为；（3）阻带截止频率，阻带最小衰耗为。按巴特沃斯逼近方法，首先需要确定低通滤波器的阶数。由已知条件，可得： 归一化频率： 阶数：取阶

31、数阶。得到3阶低通滤波器归一化传递函数为：(3-13)归一化参考角频率即截止角频率，将带入(2-13)式进行反归一化可得巴特沃思系统函数：(3-14)(2-14)式即为所需设计低通滤波器的实际传递函数。上面的环节我们通过给定巴特沃思低通滤波器的性能指标求出其在逆变器中的传递函数，而巴特沃思滤波器具体的结构和参数还要根据有源滤波器实际使用情况来制定和调整。3、LPF参数的确定根据巴特沃思滤波器设计原则以及逆变器对低通滤波器的设计要求得出LPF的传递函数式(2-14)，在接下来就要根据低通滤波器的实际结构确定其具体参数。图3-6为逆变器的结构示意图。图3-6有源滤波器的结构示意图图3-6中，为系统

32、等效内电感；低通滤波器传递函数如(2-14)式所示。根据前面的计算，我们确定选用三阶巴特沃思低通滤波器，那么实际的电路结构如图3-7所示，其中为逆变环节等效电阻。图3-7低通滤波器的结构示意图图3-7中的虚线框内为低通滤波器，电阻包括开关元件的等效电阻和电感线圈电阻在内。考虑到系统可以认为是线性对称的，因此可以采用叠加原理进行分析，其单相谐波等效电路如图3-8所示。图3-8a电压源等效电路 图3-8b电流源等效电路图3-8单相谐波等效电路图3-8a中，为谐波电压源，即有源滤波器逆变器输出的一系列等幅不等宽的方波电压，其波形频谱包括用于补偿作用的低次谐波分量和高频开关谐波。其中可以用一个电流源来

33、等效如图3-8b所示。低通滤波器的作用就是把中的高频分量滤除，因此根据图3-8可以得到传递函数如下(3-15)对比（2-14)式和（2-15)式可得：其中主要是逆变器等效内阻，这个阻值比较小，在这里我们按照经验值取其为0.8欧姆(该电阻大小可根据IGBT的伏安特性来确定)，这样可以计算得到：，以上数值是根据巴特沃思低通滤波器的设计原理和逆变器的结构给出的低通滤波器参数，在实际装置中该参数还要依据现场情况和其他因素给予适当的调整和优化。调整后参数为，DSP程序流程（1）主程序流程图3-16 DSPs主程序流程其中主控系统的人机接口采用触摸屏。(1) 采样中断子程序流程图3-17 DSPs采样中断

34、子程序流程(2) 直流电压保护子程序流程图3-18 DSPs直流电压保护中断(3) 主循环程序流程图3-19 DSPs主循环程序流程（七）实验分析和验证1、电感支路实验图3-47 电感支路投入100输出 (红色为系统电压波形350V/格，蓝色为输出电流波形30A/格)图3-48 输出电流频谱分析结果上图3-47给出的是新型混合动态无功补偿装置工作在感性额定无功功率输出时的实验波形，其中图中波形1为系统电压波形，波形2为装置输出电流波形，电压波形超前电流波形90度，从图中我们可以得到装置输出电流波形具有非常好的正弦度，谐波电流含量很小，对系统基本没有影响。图3-48给出的是装置输出电流频谱分析柱

35、状图，其中横坐标是各次谐波，纵坐标是基波及各次谐波相对于基波的百分数，从FFT分析得到的结果中也可以清楚地得到，装置只输出无功补偿需要的基波电流分量，电流失真度THD=1.2% ，注入系统的各次谐波含量很小。2、电容支路实验图3-49 电容支路投入100输出 (红色为系统电压波形350V/格，蓝色为输出电流波形30A/格)图3-50 输出电流频谱分析结果上图3-49给出的是新型混合动态无功补偿装置工作在容性额定无功功率输出时的实验波形，其中图中波形1为系统电压波形，波形2为装置输出电流波形，电压波形滞后电流波形90度，从图中我们可以得到装置输出电流波形相对于电感之路工作要差一些。 图3-45给出的是装置输出电流频谱分析柱状图，其中横坐标是各次谐波，纵坐标是