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此时，调节器与交流系统交换的视在功率最小、补偿所需电压分量最低。反之，当储能电容组额定电压相同时，采用该补偿方式能补偿的电压偏差范围最大，并且对主电路容量要求最低。此外，式(9)还表明调制函数fm(t)的求取只需获取系统电压瞬时值和基波相位，而不要求对电压动态过程的快速识别。
2.2直流储能控制
由于补偿系统电压短时波动所产生的不平衡能量被直流侧超级电容组直接吸收，在设计直流储能电路时必须考虑以下2个问题：①C1和C2的容量越小，调节器成本就越低，但储能调节变换器启停也越频繁，直流侧在双向电压补偿过程中很容易发生过电压和欠电压;C1和C2的容量越大，直流电压就越稳定，补偿跌落和凹陷的时间也越长，并且系统对储能调节变换器的响应速度和控制策略要求也越低。②直流电压太低易导致储能不足和输出欠补偿，直流电压过高则会威胁主电路安全运行。因此，设计和选择合适的超级电容组容量及储能控制策略是保证补偿性能和可靠运行的关键。
现代电力系统中用户侧发生电压暂降事件的次数远大于1min停电事故次数，因此动态电压调节器中超级电容组储能容量的设计以独立承担连续1min、幅值为50%电压扰动产生的不平衡能量且保证直流电压处于安全区域为目标。以5kW纯阻性负载为例，交流系统额定电压为220V/50Hz、电容组电压波动允许范围为80V、耦合变压器T1变比nt为015，则半桥电路中电容组等效电流Ibat≈5.68A，1min持续扰动过程中，电容组输出电流所需总电荷Esc=34018C，因此C1和C2的容量为4.26kscF(其中ksc是针对超级电容自放电和容量—温度系数的增益值，综合考虑成本和可靠性因素，ksc通常设置为1.2～1.4)。
除了连续扰动影响外，重复发生的短时电压凹陷、尖峰等产生的不平衡能量经累积后也会使电容组电压发生缓慢漂移直至越限。为了确保超级电容组电压的长期稳定，直流储能环节还采用了电压滞环控制器对储能调节半桥变换器进行PWM控制。
图3给出了该控制器的原理框图，它由外环电压滞环控制器和内环PWM整流桥直接电流控制器构成。其中电容组电压测量值Vdc与参考值V3dc经过滞环比较后产生充放电电流指令I3r，电流控制器根据输入指令I3r和电流实测值Ir产生控制开关S3和S4的调制函数，并与载波三角波比较后获得输出PWM信号。一旦发生直流欠压或过压，图3所示电压滞环控制器即会控制辅助开关S3和S4，在连接电感Lr上产生一个幅值固定的注入或抽出有功电流，从而调节电容组电压，直至恢复到允许区间的中间值。
3实验结果
为验证理论分析的正确性以及所提出方案的实践可行性，在5kVA样机上对超级电容储能交流电压动态调节器的主电路方案、储能控制以及串联电压补偿技术进行实验分析。控制系统采用单片高性能数字信号处理芯片TMS320F2812来实现，它高达150MIPS(每秒百万条指令)的32位整数运算能力确保了双半桥PWM控制的实时性，并使储能控制和电压补偿算法的集成成为可能;此外，利用其丰富的I/O资源，还可以方便地实现调节器的各种保护功能。变换器主开关元件由2个1200V/50ASEMIKONIGBT单桥臂模块组成，串联耦合变压器额定容量1500VA，变比nt为015。主电路其他参数见附录A。
图4给出了交流系统电压的瞬时波形，电压波形表现出了明显的低次谐波畸变特征。附录A给出的交流系统电压频谱分析表明其含有11dB的3次谐波以及-4dB的5次谐波等。
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