CN109462241A - 基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置。传统的控制策略是检测无功分量作为补偿电流的参考，补偿精度在很大程度上取决于电压和电流采样以及检测方案。本发明组成包括主电路，主电路包括连接电网的电感，电感与飞跨电容式模块化多电平级联逆变器（1）连接，飞跨电容式模块化多电平级联逆变器与直流电压采样电路（2）连接，电感与逆变器交流电流采样电路（3）连接，DSP芯片（4）分别与直流电压采样电路、逆变器交流电流采样电路、电网电压检测电路（5）、电网负载交流电流采样电路（6）、FPGA芯片（7）连接，FPGA芯片与驱动电路（8）连接。本发明应用于基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置。

Description

基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置

技术领域：

本发明涉及电能质量控制领域，具体涉及一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，适用于解决单相负载不均匀引起的不平衡问题。

背景技术：

随着电力系统的发展，高压大功率变换器在电能转换领域中扮演着越来越重要的地位，同时商业设施负载、单相电力牵引系统、农村电力系统等用电系统引起的单相负载的不均匀分布以及电力系统故障可能导致较大的短期不平衡问题，且最近电力电子节能方案和开关模式电源的空前增长以及使用可再生能源发电机（特别是光伏电池板）的趋势加剧了这一问题。负载不平衡的不利影响包括低功率因数、增加的线路损耗和电力系统中的加热效应。

静态补偿作为不平衡补偿的有效技术，它们能够主动补偿不平衡负载，但其与不平衡网络的连接导致转换器直流侧出现二次谐波分量。如果不消除，这会在交流侧产生低次谐波电流，导致电能质量进一步恶化。当不平衡持续变化时，情况变得特别复杂。但两级全桥或经典多电平转换器是从负载电流中提取并消除负序分量，并尽可能地消除直流电压上的谐波分量。即使它们提供不平衡电流，也不存在转换器相臂电压不平衡的问题。

发明内容：

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置及无功补偿方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其组成包括：主电路、检测电路、控制电路和驱动电路，所述的主电路包括连接电网的电感，所述的电感与飞跨电容式模块化多电平级联逆变器连接，所述的飞跨电容式模块化多电平级联逆变器与直流电压采样电路连接，所述的电感与逆变器交流电流采样电路连接，DSP芯片分别与所述的直流电压采样电路、所述的逆变器交流电流采样电路、电网电压检测电路、电网负载交流电流采样电路、FPGA芯片连接，所述的FPGA芯片与驱动电路连接。

所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，所述的主电路拓扑结构是飞跨电容式级联拓扑结构，每一相包括三个模块，每个模块包括并联的两个H桥结构；

所述的模块包括8个功率开关管、两个飞跨电容和一个直流电容，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，飞跨电容的正极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，负极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，形成H桥结构连接方式；、、、、以同样的连接方式形成另一个H桥结构，两个H桥结构通过直流电容并联在一起，即的集电极和的集电极相连后与直流电容正极连接，的发射极和发射极相连后与直流电容负极连接，、之间的连接点与、之间的连接点作为与其他模块或耦合点相连的引出点；

每相由3个所述的模块级联而成，三相采用星形连接。

所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，每个模块的直流电压值为飞跨电容的电压值是直流电压的一半为，每个模块共有16个有效开关状态，合成5个电压电平，即0、±0.5、±，三相中共使用了九个基本模块级联，每相三个模块级联，每相电压13个电压电平输出：0，±0.5，±，±1.5，±2，±2.5，±3。

上述基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，将零序电压加入参考电压，实现不平衡负载的补偿，遵循如下原理：注入零序电压后的有功功率之和未注入零序电压时的有功功率之和应该和平均参考功率平衡，通过计算流过逆变器每个桥臂的有功功率可以导出零序电压，将零序电压加到参考电压使逆变器产生补偿电流；有功功率的计算是由三相平均电压和每相平均电压比较后经过PI控制器作为有功功率。

所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，通过直接控制电网侧电流来实现电流闭环控制，电网侧电流参考量的相位通过对A相电网电压锁相得到，幅值是由两个分量合成：负载侧电流的基波分量和直流电压反馈分量；幅值和相位相乘得到电网侧电流的参考量，其中负载侧电流的基波分量是通过将计算得到的负载瞬时功率经过低通滤波器处理得到，并将该分量作为参考量的主要部分，直流电压反馈分量是用给定电压和3减去3个模块的反馈电压值，再经过PI调节器得到，给定的电网侧电流和反馈的电网侧电流相减作为参考电压的一部分，实现电网侧电流闭环控制。

所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，参考电压是由两部分合成：一是由电流闭环控制产生，二是由直流侧电压控制产生，将每相3个模块直流电压的和与每个模块分别相减，误差经过PI调节器后再与该相的补偿电流极性相乘作为参考电压分量，同时可以保证每相每个模块的直流电压平衡。

本发明的有益效果：

本发明由电网侧电流直接控制来实现电流闭环控制。传统的控制策略是检测负载侧电流无功分量作为补偿电流的参考，使实际的补偿电流跟踪参考电流，补偿精度在很大程度上取决于电压和电流采样以及检测方案。相比于传统控制方式，本发明有效解决了以上问题，对电网侧电流进行闭环控制，补偿效果更好。

本发明提供了一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置。采用飞跨电容式模块化级联拓扑结构，克服了传统多电平转换器转换效率低的不足，具有良好的补偿性能，可以在较低的开关频率实现较好的补偿。提出一种通过计算逆变器功率来计算零序电压并注入参考电压的方法，实现不平衡补偿，并采用电网侧电流直接控制的方法，实现电流闭环控制，较传统的电流控制方法，补偿速度更快。

具体优点如下所述：

采用飞跨电容式模块化多电平拓扑结构，通过使用其模块化特性拓展到所需电压的任何水平，具有可扩展性，有良好的补偿性能和较低的开关频率，且开关和钳位器件可以使用低额定值器件。与传统的多电平转换器相比，飞跨电容式模块化多电平拓扑结构转换效率更高；

采用通过计算流过每相桥臂有功功率Pa、Pb和Pc来计算零序电压Vo的方法，可以达到补偿不平衡负载的目的。当负载为不平衡负载时候，只需要计算零序电压，再将其加入到参考电压中，共同作为每相的调制波，补偿不平衡负载；

采用电网侧电流直接控制的方法控制电流，通过控制每相模块直流电压以及对电网电压锁相生成给定参考电流，在控制直流母线电压的同时对电网侧电流进行直接闭环，相比于传统的电流控制方案，该方法具有更高的补偿精度，补偿速度更快；

采样DSP+FPGA共同控制，DSP做主要算法控制、和触摸屏通信以及采样等，将三相调制波发送给FPGA，FPGA作为辅助芯片，实现载波移相控制，生成三相驱动波形。克服了DSP功能引脚有限的限制，利用FPGA引脚配置灵活的优势，达到最优控制效果。

在平衡运行下，本发明装置能够降低无功功率，但是当负载不平衡时，它面临着挑战性的问题。这是因为当负载不平衡时，流过转换器的平均有功功率不为零，导致模块直流电压不平衡，从而使STATCOM不能正常工作。克服该问题的有效方法是向每个桥臂添加相同的零序电压，则该零序电压应抵消每相有功功率的交叉分量项的影响。通过计算流过每个相臂的有功功率Pa，Pb和Pc来计算零序电压vo。附图3显示了STATCOM控制器的原理图。这包括三个部分功能，即：零序电压确定模块，电流控制器和调制波控制器。在零序电压确定模块下，直流电压控制和零序电压确定一起实现。电网侧电流、参考电流以及直流电压闭环控制量作为输入，共同实现电网侧电流控制，并产生逆变器参考电压。向参考电压注入计算的零序电压量，产生A、B、C三相调制波输入到调制器中以载波移相的方式生成驱动信号。

附图说明：

附图1是本发明系统整体控制框图。

附图2是本发明的主电路的电路原理图。

附图3是本发明DSP芯片的电流电压模块具体控制框图。

附图4是本发明DSP芯片的电流控制器原理图。

附图5是本发明DSP芯片的零序电压计算模块原理图。

附图6是本发明的逆变器A相输出电压波形图。

附图7是本发明的补偿后电网电压和电流波形图。

附图8是本发明的模块直流侧电压波形图。

附图9是本发明的补偿后电网电流波形图。

附图10是本发明的电网电压检测电路原理图。

附图11是本发明的交流电流采样电路原理图。

附图12是本发明的直流电压采样电路原理图。

附图13是本发明的驱动电路的电路原理图。

附图14是本发明的软件流程图。

附图15是本发明的采样值处理程序逻辑图。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其组成包括：主电路、检测电路、控制电路和驱动电路，所述的主电路包括连接电网的电感，所述的电感与飞跨电容式模块化多电平级联逆变器1连接，所述的飞跨电容式模块化多电平级联逆变器与直流电压采样电路2连接，所述的电感与逆变器交流电流采样电路3连接，DSP芯片4分别与所述的直流电压采样电路、所述的逆变器交流电流采样电路、电网电压检测电路5、电网负载交流电流采样电路6、FPGA芯片7连接，所述的FPGA芯片与驱动电路8连接。

实施例2：

根据实施例1所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，所述的主电路拓扑结构是飞跨电容式级联拓扑结构，每一相包括三个模块9，每个模块包括并联的两个H桥结构；

所述的模块包括8个功率开关管、两个飞跨电容和一个直流电容，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，飞跨电容的正极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，负极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，形成H桥结构连接方式；、、、、以同样的连接方式形成另一个H桥结构，两个H桥结构通过直流电容并联在一起，即的集电极和的集电极相连后与直流电容正极连接，的发射极和发射极相连后与直流电容负极连接，、之间的连接点与、之间的连接点作为与其他模块或耦合点相连的引出点；

每相由3个所述的模块级联而成，三相采用星形连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，每个模块的直流电压值为飞跨电容的电压值是直流电压的一半为，每个模块共有16个有效开关状态，合成5个电压电平，即0、±0.5、±，三相中共使用了九个基本模块级联，每相三个模块级联，每相电压13个电压电平输出：0，±0.5，±，±1.5，±2，±2.5，±3。

该装置具有飞跨电容式模块化多电平级联拓扑结构如图2，逆变器的每相桥臂由3个基本模块级联而成。每个模块由8个IGBT和一个直流母线电容器和两个飞跨电容器和组成。上的电压将模块直流电压定义为，是两个飞跨电容电压值的两倍，也是两个飞跨电容的两倍。该模块可以使用16个有效开关状态合成总共5个电压电平（0，±0.5，±）。本发明中共使用了九个基本模块级联，每相三个模块级联，因此每相电压有13个电压电平：0，±0.5，±，±1.5，±2，±2.5，±3输出。三个相以星形配置连接，中性点浮动。 STATCOM通过滤波电感Lc连接到PCC，以减少由转换器开关动作产生的谐波。

实施例4：

上述基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，将零序电压加入参考电压，实现不平衡负载的补偿，遵循如下原理：注入零序电压后的有功功率之和未注入零序电压时的有功功率之和应该和平均参考功率平衡，通过计算流过逆变器每个桥臂的有功功率可以导出零序电压，将零序电压加到参考电压使逆变器产生补偿电流；有功功率的计算是由三相平均电压和每相平均电压比较后经过PI控制器作为有功功率。

实施例5：

根据实施例4所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，通过直接控制电网侧电流来实现电流闭环控制，电网侧电流参考量的相位通过对A相电网电压锁相得到，幅值是由两个分量合成：负载侧电流的基波分量和直流电压反馈分量；幅值和相位相乘得到电网侧电流的参考量，其中负载侧电流的基波分量是通过将计算得到的负载瞬时功率经过低通滤波器处理得到，并将该分量作为参考量的主要部分，直流电压反馈分量是用给定电压和3减去3个模块的反馈电压值，再经过PI调节器得到，给定的电网侧电流和反馈的电网侧电流相减作为参考电压的一部分，实现电网侧电流闭环控制。

实施例6：

根据实施例4或5所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，参考电压是由两部分合成：一是由电流闭环控制产生，二是由直流侧电压控制产生，将每相3个模块直流电压的和与每个模块分别相减，误差经过PI调节器后再与该相的补偿电流极性相乘作为参考电压分量，同时可以保证每相每个模块的直流电压平衡。

实施例7：

根据实施例4或5或6所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，电网三相电压通过配电线向负载供电，阻抗表示为ZT = RT + jXT。在公共耦合点（PCC），连接两个电感负载，一个是平衡的，另一个是不平衡的，这些负载从电源吸收无功和不平衡电流，导致功率因数低，效率低和供电质量差。STATCOM通过滤波电感Lc连接到PCC，以减少由转换器开关动作产生的谐波。

总体控制策略如图3所示，其控制策略必须包括以下内容：有功功率计算；零序电压计算；参考电压计算。

有功功率计算

本发明可以解决负载不平衡时候流过逆变器的平均有功功率不为零问题。可由以下方式获得非零有功功率。在不平衡操作下，公共耦合点（PCC）电压和补偿参考电流以相量形式表示：

（1）

（2）

上式中、和分别表示三相耦合点电压，、和分别表示三相补偿参考电流。

因此，每相总有功功率表示为：

（3）

上述三个表达式的右侧的第一项是各自的正序分量，它们是平衡的，这意味着流过STATCOM的平均三相功率为零。然而，第二项是正序电压和负序电流的交叉乘积，并且导致通过各个相的平均有功功率不为零。这导致每个模块的直流电压和飞跨电容器电压、电压值波动，从而使STATCOM不能正常工作。解决该问题的方法是向每相桥臂添加零序电压，这样可以抵消上式中交叉分量项的影响。

零序电压计算

在计算了流过每个相臂的有功功率Pa，Pb和Pc之后，可以导出零序电压。这遵循如下原理：注入零序电压后的有功功率之和未注入零序电流时的有功功率之和应该和平衡参考功率平衡。因此，每相的功率方程式写为：

（6）

可以选择公式（6）中的任何两个幂方程用于确定的幅度和相位角，假设前两个被选中它们可以写成：

（7）

可以写为：

（8）

这里，，

，

，

，

。

由公式（8）可以得出零序电压幅度和相角：

（9）

（10）

其时域瞬时电压表示为：

（11）

其中是由锁相环（PLL）产生的相角。

利用计算出的零序电压，三相中的平均有功功率理想情况下应为零。此外，零序电压的加入，可以保证在补偿不平衡负载时，每相直流侧电容两端电压的稳定，零序电压计算原理如图5所示。

参考电压计算

本发明采用了电网侧电流直接控制策略，对电网侧电流进行闭环，相比于传统电流控制器具有更高的补偿精度。图4示出了A相桥臂的控制图，其余B相和C相类似。整体控制有两部分：电网侧电流直接控制和直流电压平衡控制。

在电网侧电流直接控制中，是电网侧电流的参考电流。其相位信号是通过对电网电压锁相获得的。的幅值是由两个分量合成：负载侧电流前馈的基波分量和直流电压反馈分量。其中负载瞬时功率经过低通滤波器（LPF）处理得到负载电流前馈分量，结果作为电网侧电流参考幅值的主要部分。而直流电压反馈分量是一个相对较小的分量。上面两个分量的总和作为电网侧电流参考的幅值。电网侧参考电流减去实际测量的电网侧电流作为参考电压vma。

为了保证装置的正常工作，需要直流侧电压平衡控制。将检测到的每相三个模块直流侧电压相减，将其误差作为电压平衡调节器的输入，得到控制量dVa。补偿电流极性和dVa的乘积作为直流电压平衡控制变量vba。直流电压平衡控制的实质是调节不同直流电容器的有功功率，使直流侧电压平衡。

以上两部分控制变量合成A相基本参考电压，在负载不平衡时候将计算出的零序电压分量加到参考电压里，最终形成A相调制波，通过载波移相技术得到A相每个开关管的驱动信号。图6给出了逆变器A相输出的13电平电压波形图，图7给出了补偿后电网电压和电流的波形图，可以看出补偿后电网电压和电流同相位，图8是每个模块的直流电压波形，稳定在给定值附近，图9是补偿后三相电网侧电流波形图，补偿后的三相电流是平衡的。

本发明的硬件、软件具有稳定实用，易于实现的特点，相比于其它拓扑结构具有在产生同样效果的同时，对开关器件的要求相对较低的优点。该拓扑的主要优点是在子模块级别具有更多的控制自由度，因此对于需要高性能动态控制的逆变器更加灵活。该装置可以应用于不平衡负载补偿。在这种情况下，除了上面描述的那些挑战之外，挑战还包括保持模块和飞跨电容器电压平衡。这使用于跟踪三相参考电流的电压电流控制方案更复杂要求更高，并且还使用零序电压分离的计算方法，该方法准确有效。整体硬件电路图如图1所示，硬件部分主要包括主功率电路、主控电路、驱动电路、信号检测处理电路。信号检测电路将检测到的电压电流信号进行信号转换、偏置、滤波、嵌位后送入DSP中，在DSP中进行运算产生参考电压，在辅助芯片FPGA中经载波移相技术生成PWM，经过驱动电路将信号放大隔离驱动功率电路的开关管。各部分电路详细描述如下。

基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的主功率电路如图2，本发明是飞跨电容式模块化级联拓扑结构，图中可以看出单个模块结构，是由8个功率开关管、、、、、、、、两个飞跨电容和和一个直流电容构成。其中，功率开关管、、、的发射极分别和、、的集电极连接在一起，飞跨电容的正极与和的连接点相连，负极与和的连接点相连，另一个H桥结构连接方式类似。每个模块相当于两个H桥结构并联在一起，即的集电极和的集电极相连并和直流电容正极连接，的发射极和发射极相连并和直流电容负极连接。和、和的连接点作为引出点，和其它模块或耦合点相连。每相由这样的2个模块级联而成，三相采用星型连接。每个模块的直流电压值为飞跨电容的电压值是直流电压的一半为。每个模块共有16个有效开关状态，可以合成5个电压电平（0，±0.5，±），本发明中共使用了六个基本模块级联，每相两个模块级联，因此每相电压有9个电压电平（0，±0.5），±，±1.5，±2）输出。

主控电路选择DSP为主控芯片，FPGA为辅助芯片。主控电路电路包括DSP最小系统、FPGA最小系统、I/O口输入滤波嵌位电路、PWM信号处理电路、芯片供电电路。

一般采用驱动模块直接驱动，所选的驱动器为CONCEPT公司生产的SCALE系列2SD315AI，如图13所示，该驱动采用专用开发的芯片制造，能够安全可靠地驱动IGBT和MOSFET。，具有直接模式和半桥模式两种工作方式。将驱动器的8脚MOD与VDD短接，工作于直接模式，此时通道A和B没有关系，两通道独立工作，并将RC1和RC2与GND短接，此时状态输出SO1/SO2也是独立工作。将驱动器的8脚MOD与GND短接，工作于半桥模式，两通道间产生一个死区时间，死区时间由引脚5和7间的RC网络调整，此时INB接高电平使能，INA为两个信号的总输入端。

检测电路包括网侧电压电流检测、负载侧电流检测、逆变器输出电流检测和直流电压检测。电流检测采用电流霍尔传感器，电路图如图11，将检测的信号进行偏置、滤波处理送入DSP芯片的采样通道，同时设置过流保护点，将采样信号和参考信号比较后的过流保护信号送入DSP，判断是否过流。为使电流跟踪电网电压波形，需要通过锁相环对电网电压相角实时检测，设置电网电压检测电路如图10。使用星格互感器，电压信号然后经过两个电阻产生电流信号再经采样电阻转化成电压信号，经过偏置、滤波后，送入到DSP采样接口。直流电压采样是将电压信号经过几个兆欧级别的电阻分压，转化成逻辑信号之后，经过滤波送入DSP采样接口，电路图如图12。

软件设计流程如图14，主函数首先实现DSP的初始化，然后在主循环中执行各功能函数，主要的控制算法在中断函数中。软件部分主要实现几个功能：接收液晶屏下发的控制参数与各种信息的上传；采集当地的模拟数据，其中采样值处理程序逻辑图如图15；根据控制参数和模拟数据计算出无功给定和最终调制波生成；计算出系统电流给定；根据故障信息和人为操作完成断路器、接触器的逻辑控制；完成系统及保护，包括过流、过压、欠压、直流过压、直流欠压等；电压、电流有效值计算函数。

Claims (6)

1.一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其组成包括：主电路、检测电路、控制电路和驱动电路，其特征是：所述的主电路包括连接电网的电感，所述的电感与飞跨电容式模块化多电平级联逆变器连接，所述的飞跨电容式模块化多电平级联逆变器与直流电压采样电路连接，所述的电感与逆变器交流电流采样电路连接，DSP芯片分别与所述的直流电压采样电路、所述的逆变器交流电流采样电路、电网电压检测电路、电网负载交流电流采样电路、FPGA芯片连接，所述的FPGA芯片与驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其特征是：所述的主电路拓扑结构是飞跨电容式级联拓扑结构，每一相包括三个模块，每个模块包括并联的两个H桥结构；

所述的模块包括8个功率开关管、两个飞跨电容和一个直流电容，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，飞跨电容的正极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，负极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，形成H桥结构连接方式；、、、、以同样的连接方式形成另一个H桥结构，两个H桥结构通过直流电容并联在一起，即的集电极和的集电极相连后与直流电容正极连接，的发射极和发射极相连后与直流电容负极连接，、之间的连接点与、之间的连接点作为与其他模块或耦合点相连的引出点；

每相由3个所述的模块级联而成，三相采用星形连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其特征是：每个模块的直流电压值为 飞跨电容的电压值是直流电压的一半为， 每个模块共有16个有效开关状态，合成5个电压电平，即0、±0.5、±，三相中共使用了九个基本模块级联，每相三个模块级联，每相电压13个电压电平输出：0，±0.5，±，±1.5，±2，±2.5，±3。

4.一种权利要求1-3之一所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：将零序电压加入参考电压，实现不平衡负载的补偿，遵循如下原理：注入零序电压后的有功功率之和未注入零序电压时的有功功率之和应该和平均参考功率平衡，通过计算流过逆变器每个桥臂的有功功率可以导出零序电压，将零序电压加到参考电压使逆变器产生补偿电流；有功功率的计算是由三相平均电压和每相平均电压比较后经过PI控制器作为有功功率。

5.根据权利要求4所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：通过直接控制电网侧电流来实现电流闭环控制，电网侧电流参考量的相位通过对A相电网电压锁相得到，幅值是由两个分量合成：负载侧电流的基波分量和直流电压反馈分量；幅值和相位相乘得到电网侧电流的参考量，其中负载侧电流的基波分量是通过将计算得到的负载瞬时功率经过低通滤波器处理得到，并将该分量作为参考量的主要部分，直流电压反馈分量是用给定电压和3减去3个模块的反馈电压值，再经过PI调节器得到，给定的电网侧电流和反馈的电网侧电流相减作为参考电压的一部分，实现电网侧电流闭环控制。

6.根据权利要求4或5所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：参考电压是由两部分合成：一是由电流闭环控制产生，二是由直流侧电压控制产生，将每相3个模块直流电压的和与每个模块分别相减，误差经过PI调节器后再与该相的补偿电流极性相乘作为参考电压分量，同时可以保证每相每个模块的直流电压平衡。