無(wú)功補償控制器方案解析

1　引言

大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機一般采用異步發(fā)電機。異步發(fā)電機在向電網(wǎng)輸出有功功率的同時(shí)，還必須從電網(wǎng)中吸收感性的無(wú)功功率，加重了電網(wǎng)無(wú)功功率負擔。異步發(fā)電機抽取的感性無(wú)功功率主要為了滿(mǎn)足勵磁電流的需要，另一方面，也滿(mǎn)足轉子漏磁的需要。單就前一項來(lái)說(shuō)，一般大中型異步電極，勵磁電流約為其額定電流 20%～25%，如此大的無(wú)功吸取如果不經(jīng)過(guò)補償直接并網(wǎng)，就會(huì )表現出功率因數（PF）較低，不僅對電網(wǎng)形成污染，而且防礙有功功率的輸出，還會(huì )造成線(xiàn)損增加，送電距離遠的末端用戶(hù)電壓降低，電網(wǎng)穩定性降低等問(wèn)題。進(jìn)行無(wú)功補償，提高功率因素，對提高設備利用率、提高輸電效率及改善電網(wǎng)質(zhì)量，具有重要的實(shí)際意義。目前調節無(wú)功的裝置主要有調相機、有源靜止無(wú)功補償器、并聯(lián)補償電容器等。相對來(lái)說(shuō)前兩種裝置價(jià)格較高，結構、控制比較復雜。目前一般采用了并聯(lián)電容器對無(wú)功進(jìn)行補償，這種靜止補償器具有結構簡(jiǎn)單、經(jīng)濟、控制和維護方便、運行可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)并聯(lián)電容器的補償后，異步發(fā)電機向電網(wǎng)提供有功的同時(shí)，所要吸取的無(wú)功電流就由電容器提供，從而大大減輕了電網(wǎng)的無(wú)功負擔。

2　無(wú)功補償控制器的基本工作原理

要取得無(wú)功補償的最佳效果，就必須準確地測量出有功功率和無(wú)功功率。當前測量有功功率和無(wú)功功率的方法很多，本文將采用傅立葉算法，它是測量有功功率和無(wú)功功率的最為精確和有效的算法，但其計算量較大，單片機系統的計算速度遠不能滿(mǎn)足要求，而DSP的應用則解決了計算量大的問(wèn)題?？梢詫﹄娋W(wǎng)參量進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測和處理，從而達到無(wú)功補償的最佳效果。

2.1　無(wú)功功率的測量

本控制器采用一種基于對A/D轉換后的采樣序列經(jīng)傅立葉變換從干擾的輸入信號中對基波電壓（電流）復數振幅的實(shí)部和虛部進(jìn)行計算，并利用它們來(lái)實(shí)現對有功功率和無(wú)功功率的測量。假設無(wú)噪聲的輸入信號是頻率為ω的正弦波電壓。

式中：φ—初相位；ψ—電壓相角變化；A—幅值

u（t）可用矢量U的虛部表示。

對{uk｝進(jìn)行離散傅立葉變換得到基波分量的頻譜系數u1（k）：

可見(jiàn)u1（k）與Um都是表示基波分量的復數振幅，uR和uI分別為復數振幅的實(shí)部和虛部。