电是如今最重要的能源之一。电网中由于阻感性负载的广泛应用增加了电网的供电损耗和无功功率,造成电压的波动。为了解决这一问题,传统方法是采用多个定值电容组合投切,进行电力系统的无功补偿,实现电网功率因数的调整,从而保障电能的质量。这种方式主要弊端在于定值电容组合只能进行有级调节,可能会导致无功补偿不完全或者过补偿。针对上述问题,本文进行以下研究:(1)首先进行理论分析。研究了基于单相H桥拓扑结构实现可变电容的控制技术。由于本文控制对象为交流信号,常规PI控制存在静差且控制速度慢。针对PI控制算法的这一缺点,本文研究了PR控制算法,理论推导和仿真实验表明PR控制算法具有无静差跟踪正弦量的优点,同样条件下相比于PI控制算法具有较高的控制速度。但是由于PR控制算法通带较窄,即使电网频率发生较小偏移时,PR控制算法可能无法获得理想控制效果。因此本文在此基础上研究了准PR控制算法,通过参数选择具有适应电网频率波动的带宽和快速性能。(2)其次进行仿真分析。在SIMULINK仿真环境下搭建单相H桥逆变电路模型,通过控制网侧电压和电流之间的相位及网侧电流幅值两个控制量,完成了用电路实现器件的目的。在仿真环境下对比分析了PI、PR和准PR控制算法的性能:分析得出PI控制算法对正弦量不能进行无静差跟踪;PR控制算法对正弦量进行无静差跟踪但是通带较窄,当电网频率偏移时控制性能较差;准PR控制算法可以克服PR控制算法通带窄的缺点,且满足快速性要求。仿真波形与理论结果相吻合,最终系统中的控制算法采用准PR控制算法。(3)最后进行小容量样机实验分析。硬件方面,分别进行了电源模块、主控模块、采样模块以及驱动及主电路模块的设计。在电源模块中实现了交流6V输入,直流+5V、直流3.3V、直流1.8V输出;主控模块中采用高性能DSP进行了核心处理系统的设计;采样模块中设计了预处理、捕获及采样电路;驱动及主电路模块进行了隔离、驱动及MOS管单相H桥的电路设计。软件方面,利用C语言进行程序编写,主要分为主程序、中断程序和准PR控制算法程序等设计。在此基础之上,利用P1000进行样机实验的波形采集,实验可以实现当网侧电压为6V交流电时,可实现网侧电流滞后网侧电压90°,且幅值变化范围为0-1A,等价于电容值的变化范围为0-0.5mF的可变电容。本文从理论推导、仿真以及基于高性能DSP的小容量样机设计,可以实现电容值的无级调节,确保无功补偿变得更加平滑。此外,通过对控制算法的优化,可以将控制速度大大提高,从而提供高质量的电能满足设备需求。通过仿真和样机实验验证,小容量可变电容的实现为无功补偿的改进以及提高电网电能质量的提供了的可能。