唐 旺，翁發(fā)祿，王 煥，丁元春

（1.江西理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

電路負(fù)載主要包括阻性負(fù)載、容性負(fù)載及感性負(fù)載及三種負(fù)載的組合，其中阻感性負(fù)載在日常生活中較為常見(jiàn)，例如日光燈、高壓鈉燈、汞燈、金屬鹵化燈等。阻感性負(fù)載中感性部分不做有用功，進(jìn)而造成負(fù)載視在功率上升，浪費(fèi)電力資源[1]。為了減小阻感性負(fù)載中感性成分的影響，通過(guò)一定的電容補(bǔ)償降低其無(wú)功功率是必要的[2]。實(shí)際電路中，用電設(shè)備的不確定性（例如亮燈數(shù)量不確定）造成負(fù)載大小不確定，也就是阻感性負(fù)載電阻與電容值不確定。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，采用統(tǒng)一的定值電容補(bǔ)償，難達(dá)到很好的補(bǔ)償效果[3]。當(dāng)電路的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，補(bǔ)償電容的電容值也應(yīng)隨之變化才能達(dá)到好的補(bǔ)償效果。由于實(shí)際負(fù)載的電阻與電容值未知且不確定，因此研究電路中電阻與電感值辨識(shí)，并通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容實(shí)現(xiàn)無(wú)差補(bǔ)償具有較好的學(xué)術(shù)意義及應(yīng)用價(jià)值。本文題出采用自適應(yīng)策略[4-5]，實(shí)時(shí)得到電路中負(fù)載的電阻與電感值?；讷@得的電阻與電感值對(duì)補(bǔ)償電容值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載無(wú)功功率的無(wú)差補(bǔ)償。同時(shí)，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了相關(guān)成果的有效性。

1 模型描述

無(wú)功功率自適應(yīng)補(bǔ)償控制模型如圖1 所示。L、R為未知負(fù)載的電感性及電阻；C為容量連續(xù)可調(diào)電容，用于補(bǔ)償系統(tǒng)中的無(wú)功功率；e（t）為交流電源。基于電路分析方法，可得圖1 系統(tǒng)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

圖1 無(wú)功功率自適應(yīng)補(bǔ)償控制模型

本文原為通過(guò)自適應(yīng)方法辨識(shí)參數(shù)R和L的值，但是通過(guò)R、L、B及S之間的關(guān)系可知，如果B及S已知的情況下，可以通過(guò)相互關(guān)系L=B－1，R=S/B計(jì)算出相應(yīng)R及L的值，因此，下文主要考慮的是參數(shù)B及S的辨識(shí)。

2 無(wú)功功率自適應(yīng)補(bǔ)償控制

現(xiàn)假定一系統(tǒng)模型如式（3）所示，其結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)模型描述（2）相同，其中為可調(diào)節(jié)參數(shù)（其初始值可任意給定）：

3 實(shí)例

假定圖 1 所示系統(tǒng)模型參數(shù)e（t）=314sin（100×π）t，系統(tǒng)初始時(shí)刻負(fù)載的電感L1=0.03 H，電容R1=10 Ω。可知未采用電容實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償前的功率因數(shù)角為：

功率因數(shù)cosφ01=0.73。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到100 s 時(shí)負(fù)載發(fā)生變化，負(fù)載電感與電容分別變化為L(zhǎng)2=0.029 H，R2=8 Ω，此時(shí)功率因數(shù)角為：

圖4 無(wú)功功率補(bǔ)償電容值C（t）的時(shí)間曲線

現(xiàn)考慮調(diào)節(jié)參數(shù)α及β對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。α及β分別取如下 4 組值：α=10 000，β=250；α=20 000，β=500；α=40 000，β=1 000；α=80 000，β=2 000，經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真得到各組參數(shù)情形下的系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償電容值C（t）的時(shí)間曲線如圖5 所示。由圖5 可知，參數(shù)值減小時(shí)，系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償電容值C（t）的上升時(shí)間增加，而參數(shù)值增大時(shí)，C（t）的上升時(shí)間減小，但超調(diào)增大。也就是說(shuō)，通過(guò)合適選擇α及β提升無(wú)功功率補(bǔ)償電容值的調(diào)節(jié)效率，改變補(bǔ)償電容對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)速度。

圖5 α及β取值對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償電容值C（t）的影響

4 結(jié)論

本文采用參數(shù)自適應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)阻感性負(fù)載電阻及電感值的辨識(shí)?；诒孀R(shí)得到的電阻及電感值，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容的容量，使負(fù)載的功率因數(shù)達(dá)到用戶的設(shè)定值，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了其有效性。

本文所得的理論可以用于調(diào)節(jié)日常感性負(fù)載的功率因數(shù)，使負(fù)載的無(wú)用功率降低，效率得到一定提升，有利于電力系統(tǒng)的節(jié)能。與傳統(tǒng)的固定容量補(bǔ)償方法相比較，本文所提到的方法可以實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)償，節(jié)能效果得到有效提升。