1 引言

随着现代电力电子装置的广泛应用，大量的谐波电流和无功电流注入电网，单相负荷的增加也会引起系统的三相不平衡，最终导致电网的电能质量变差[1]。

谐波、无功以及不平衡电流已经成为电力系统中常见的电能质量问题。并联型有源电力滤波器作为一个受控电流源，通过在连接点注入与负载谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流来治理电网中的谐波[2-4]。而无功功率是否平衡严重影响着电力系统的运行电压水平，静止无功发生器能够提供连续变化的感性或容性无功功率，提高功率因数，改善电能质量[5]。近年来也有专门针对三相不平衡的产品推出，它通过补偿系统的零序和负序分量使得三相平衡[6]。

相比于两电平拓扑逆变器，三电平逆变器具有直流电压高、输出电流纹波小、硬件结构紧凑等优势，具有更广阔的应用前景[7]。本文分析三电平逆变器拓扑对于无功、谐波以及不平衡补偿的适应性，并提出一种模块化的三电平智能电能质量补偿装置(Smart Power quality Correction device，SPC)，并研究了其指令电流设置、控制器设计等关键问题[8]。

2 主电路与电流提取算法

单台三电平SPC的主电路如图1所示。本文采用的主电路拓扑是三相四线制二极管钳位型三电平拓扑，该拓扑结构中的N线为零序电流通路，因此该拓扑结构既可以补偿三相不平衡中的零序电流，又可以补偿三相不平衡中的负序电流。

图1 三电平SPC主电路 Fig.1 General structure of three-level SPC

SPC的控制核心是如何实现对于谐波、无功以及不平衡电流的提取和综合以及分配。常见的基于瞬时无功功率理论的提取算法框图如图2所示，其中Clark和Park变换及其反变换矩阵如式(1)～式(4)所示。

图2 基于瞬时无功功率理论的谐波、无功检测算法 Fig.2 Harmonic detection strategy based on instantaneous reactive power theory

(1)

(2)

(3)

(4)

三相四线制SPC的开机指令由手机端的APP发出，通过Wi-Fi进行通讯，人机交互界面如图7所示。DSP控制芯片根据用户在人机交互界面输入的读写指令或者状态指令生成相应的控制指令。

（4）当用户需要从众多图像数据检索结果中有选择性地下载部分结果时，没有很好的选择性的批量下载的方法[3]。

(5)

式中，下标1、2分别代表相应的正序和负序分量；n=1,2,…。

在调查中发现新媒体的使用在农民工群体中存在着差别。对于新生代农民工来说，由于其正好处在移动互联网时代的转型期，使得他们表现出对新媒体更高的热情，在此基础上不仅使得自身的交友范围不断扩大，同时也提升了自己社交圈的异质性水平，间接扩大了其信息获取渠道，提升了工作匹配程度。特别对于女性农民工来说，社会资本已经成为了不平等再生产和扩大化的再生产机制(程诚等，2015)。而新媒体产生的效用在一定程度上改善了这一现状，给予了一个有助于其公平积累社会资本的网络途径。由此本文提出第三个研究假说：

根据瞬时无功功率理论，三相负载电流ia、ib和ic经过Clark和Park变换可以得到其在正序旋转dq坐标系下的有功电流分量id1和无功电流分量iq1。将id1作为低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)的输入信号，可以得到负载基波正序有功电流在正序旋转dq坐标系下的直流量再通过Clark和Park反变换可以得到负载电流在静止三相ABC坐标系下的基波正序有功电流ia1、ib1和ic1。当三相负载电流平衡时，将三相负载电流分别减去其基波正序有功电流ia1、ib1和ic1即可得到负载电流的所有谐波电流成分与无功电流之和iah、ibh和ich，从而可以实现谐波电流和无功电流的全补偿，但是不能实现谐波、无功的分离提取和补偿。而当三相负载电流不平衡时，根据对称分量法，可以将三相负载电流ia、ib和ic分解为零序分量、正序分量和负序分量，如式(6)所示：

(6)

式中，下标0代表零序分量。通过图2的提取过程可以提取出基波正序分量ia1、ib1和ic1。如果此时再用三相负载电流分别减去其基波正序有功电流得到的电流iah、ibh和ich则包含了所有谐波电流分量(包含零序、正序、负序)、基波无功电流分量以及基波零序、负序分量。所以，虽然图2逻辑简单，但所得到的指令电流iah、ibh和ich却包含了所有谐波、无功以及三相不平衡成分，如果将它作为SPC指令电流则无法实现谐波、无功以及不平衡的补偿容量设定以及特定次谐波补偿。

(4)现场试验显示，在聚合物驱后，注水井注水压力上升，吸水剖面改善;井组产量稳中有升;含水上升速度、含水上升率要低于同区块的对比井组。

3 电流跟踪控制策略

由图3可知，本文采用的电流跟踪控制策略是在静止三相ABC坐标系下的直接电流控制，指令电流包含谐波、无功和三相不平衡电流。图3中，L1、L2、C1、Lg分别表示逆变器侧电感、网侧电感、滤波器电容和电网阻抗，Iref(s)为指令电流，ug(s)为电网电压，E(s)为电网电压前馈，控制器采用PI控制器和重复控制器并联结构。对重复控制来说，当指令电流的波形与SPC的输出电流波形不一致时，控制量(即PWM调制信号)幅度会逐周期、无限制地增长。因此，在稳定系统中，SPC的输出电流与指令电流重合，既没有幅值偏差，也没有相位滞后。只要给定的谐波电流指令足够实时和精确，SPC就能实现理想的谐波、无功和三相不平衡补偿。

图3 模块化SPC控制框图 Fig.3 Control diagram of modular SPC

PI+重复控制的算法框图如图4所示。其中，z-N为控制部分的周期延迟环节；C(z)为补偿器，其作用是给被控对象提供幅值补偿和相位补偿，在保证系统稳定的基础上，再对控制效果进行改善和校正；Gf(z)为系统的延迟函数，包含PWM延迟和采样延迟等；通常取Q(z)为低通滤波器或略小于1的常数，其实质是将误差的积分环节变成“准积分”，提高系统的稳定性；ug为电网电压；ic(z)为SPC输出电流。

图4 PI+重复控制算法框图 Fig.4 Block diagram of PI+repetitive control algorithm

由PI+重复控制算法框图可得系统闭环传递函数为：

由式(5)可知，ia、ib和ic经过Clark变换后不再含有零序分量，只含正序电流和负序电流分量。所以，基于瞬时无功功率理论的指令电流提取算法不受零序电流的影响，不需要剔除零序电流，在三相四线制系统中可以直接用于检测基波正序、负序和零序分量电流以及所有谐波电流。

讨论 平滑肌瘤为一种常见的间叶源性良性肿瘤，好发于子宫、胃肠道及其他软组织。2000年日本学者Nakanura等[1]首次报道胰腺原发性平滑肌瘤，其组织来源尚未明确。有学者[2]认为，胰腺原发性平滑肌肉瘤起源于较小胰管或胰腺内血管壁，推测胰腺原发性平滑肌瘤可能与其起源相仿。

(7)

式中

根据系统闭环传递函数，可得到系统稳定的必要条件为：

由式(8)可知，控制器的稳定性只与重复控制器的参数有关，通过选取适当的控制器参数，可以获得较好的系统稳定性。

企业在实际的筹资过程中，需要不断汇集资金。因为良性的投资从资本进入到获取收益是一个长期的过程，加之企业日常运营需要增加运营成本。企业想要度过这一时期实现最终的盈利，必须借助外部资金的力量，所以这成为投资公司进行无抵押融资的根本原因。需要企业能够切实做到资金的汇集与合理利用，以维持自身的业务运营。

Q(z)-C(z)P(z)<1

(8)

其中，Gf(z)和GPI(z)分别为系统延迟函数和PI控制器的离散形式。

4 三电平模块化智能电能质量补偿装置的基本结构

模块化SPC并联系统结构如图5所示。每台模块化SPC通过滤波器与公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)连接，在公共连接点处拓展，可以得到模块化SPC并联系统结构。每台模块化SPC都有独立的控制器、直流侧支撑电容和滤波器。

图5 模块化SPC并联系统结构 Fig.5 General structure of modular SPC parallel system

5 实验分析

为了验证本文的指令电流提取算法和电流跟踪控制算法的可靠性，进行了实验验证，实验中单SPC模块各参数如表1所示，图6为三台并联模块化SPC样机。

表1 实验样机参数 Tab.1 Parameters of prototype

参数数值直流母线电压/V800SPC侧电感/μH200滤波电容/μF10网侧电感/μH75开关频率/kHz20电网频率/Hz50电网相电压/V230

图6 三台模块化SPC系统 Fig.6 Three modular SPC prototype

需要解释的是，图2中将ia、ib和ic经过Clark变换，可以得到：

模块化SPC控制框图如图3所示。本文将iah、ibh和ich的谐波、无功及不平衡三个部分分离出来，采用基于离散傅里叶变换的谐波提取算法进行指定次谐波的检测，具体方法可以参考文献[9]，而三相不平衡和无功成分则基于瞬时无功功率理论进行提取。其中三相不平衡电流对应零序和基波负序电流分量，而无功对应基波正序无功电流分量。

图7 人机交互界面 Fig.7 Human-machine interaction interface

5.1 谐波补偿实验(工况1)

补偿前后电网电流波形如图8所示。实验所用的谐波负载为三相不控整流桥带电阻负载，补偿之前的电网电流THD为28%左右，补偿之后的电网电流THD为5%以下。实验结果表明，基于离散傅里叶变换的谐波提取算法能够准确提取出系统中的谐波，并且所设计的电流跟踪控制器能够有效地跟踪谐波电流指令。

图8 谐波补偿实验结果(工况1) Fig.8 Experimental result of harmonic compensation(example 1)

5.2 三相不平衡补偿实验(工况2)

补偿前后电网电流波形分别如图9和图10所示。实验所用的三相不平衡负载为纯电阻负载，补偿之前的ABC三相电网电流有效值分别为18.2A、71.6A和97.6A，补偿之后的ABC三相电网电流分别为63.1A、64.2A和63.5A，其中负序电流不平衡度由36.9%减小到4.29%，零序电流不平衡度由36.7%降低到2.47%。实验结果表明，基于瞬时无功功率理论的指令电流提取算法能够准确提取出系统中的基波负序和零序电流，并且所设计的电流跟踪控制器能够有效地跟踪基波负序和零序电流指令。

图9 补偿前电网电流(工况2) Fig.9 Grid current before compensation (example 2)

图10 补偿后电网电流(工况2) Fig.10 Grid current after compensation (example 2)

5.3 谐波、无功和三相不平衡综合补偿实验(工况3)

补偿前后电网电流波形分别如图11和图12所示。实验所用的负载由三组单相晶闸管可控整流桥带电阻负载构成，补偿之前的三相电网电流中有大量的谐波、无功、零序以及负序电流，SPC投入运行后，电网中的谐波含量、无功功率以及负序、零序电流不平衡度大幅度减小，效果明显。

图11 补偿前电网电流(工况3) Fig.11 Grid current before compensation (example 3)

图12 补偿后电网电流(工况3) Fig.12 Grid current after compensation (example 3)

6 结论

本文研究了模块化三电平智能电能质量补偿装置，在此基础上，提出了基于瞬时无功功率理论的谐波、无功以及不平衡综合指令电流提取算法，并结合基于离散傅里叶变换的谐波提取算法，通过PI控制器和重复控制器的并联，可实现在静止三相ABC坐标系下指令电流的直接控制。通过不同工况下的实验验证，可知本文的三相四线制模块化三电平智能电能质量补偿装置不仅可以动态补偿系统的无功、不平衡以及谐波电流，而且可以实现不同种类补偿容量的动态设置，具有较高的实际应用价值。

事实上，尽管我国当前还未在立法层面对犯罪进行轻重分层，但将一些行政违法行为进行犯罪化处理的趋势已经开始显现。例如，2011年的《刑法修正案(八)》就将“醉驾”“飙车”以及未达数额较大标准的“入户盗窃”“携带凶器盗窃”和“扒窃”等原属行政违法的行为进行了犯罪化处理；2015年的《刑法修正案(九)》再次将许多原属行政违法的行为进行了犯罪化处理，如未达数额较大标准的多次抢夺行为，买卖居民身份证和伪造、变造、买卖护照、社会保障卡、驾驶证的行为，编造、故意传播虚假险情、疫情、灾情、警情的行为，组织考试作弊的行为，非法出售、提供试题、答案的行为，代替考试的行为，等等。

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