[發(fā)明專利]一種任意電網(wǎng)電壓下有源電力濾波器補償電流控制模型和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910042576.3
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101478161A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡志坤;桂衛(wèi)華;胡錳洋;陽春華;何多昌;孫克輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

1.一種非理想電壓條件下的有源電力濾波器APF電流控制模型的控制方法，其特征在于：將無差拍指令電壓預測值作為空間電壓矢量PWM的輸入進行PWM調(diào)制，并利用補償電流來校正指令電壓的預測值，具體包括以下步驟：

1)建立有源電力濾波器的電路模型并得出三相回路方程，根據(jù)檢測到的指令電流，通過回路方程得出有源電力濾波器的理論輸出電壓表達式：

ujo*=Ldicj*dt+usj]]>

其中L為APF的等效電感，u_sj表示三相電源電壓，對理論輸出電壓表達式進行離散化，當前時刻為k時刻，根據(jù)離散化的電壓表達式得出k+1時刻的電壓表達式：

ujo*(k+1)=LTc[icj*(k+1)-icj*(k)]+usj(k+1)]]>

其中T_c為控制周期；

2)推導出基于拉格朗日外推插值的有源電力濾波器輸出電壓的預測模型，i_sj和i_lj分別為三相電源電流和負載電流，為k時刻負載電流中的基波正序有功電流分量，j＝a，b，c；U_dc為直流側(cè)電容電壓，下一時刻逆變器的輸出電壓的基于自校正無差拍預測模型為：

ujo*′(k+1)=2usj(k)-usj(k-1)+LTc[ilj(k)-ilj(k-1)-2ijf*(k)+ijf*(k-1)+isj(k)]---(1)]]>

式中，k為時刻且k＝1，2，...；

3)電壓矢量扇區(qū)定位方法和時序優(yōu)化，定義開關(guān)量k_j，j＝a，b，c為逆變器的三相開關(guān)狀態(tài)，當橋臂上管導通時k_j為1，下管導通時k_j為0，開關(guān)組合矢量(k_a，k_b，k_c)的8種開關(guān)狀態(tài)分別用V₀～V₇表示，包括兩個零矢量V₀和V₇，其余的6個非零開關(guān)矢量構(gòu)成了六邊形的三條對角線，分別對應(yīng)u_ab＝0，u_bc＝0，u_ca＝0三種狀態(tài)；根據(jù)對開關(guān)量k_j的假設(shè)，得到

uao=Udc3(2ka-kb-kc)+mo(t)ubo=Udc3(-ka+2kb-kc)+mo(t)uco=Udc3(-ka-kb+2kc)+mo(t)---(2)]]>

其中，m0(t)=13(uao+ubo+uco)]]>

由(2)式可得出對應(yīng)開關(guān)矢量下APF的三相輸出電壓，設(shè)在一個控制周期T_c內(nèi)兩個非零矢量V₁和V₂的作用時間分別為T₁和T₂，兩個零矢量總的作用時間為T₀，由伏秒等效原理可得

T1=uao*(k+1)-ubo*(k+1)UdcTcT2=ubo*(k+1)-uco*(k+1)UdcTc---(3)]]>

進而得出：T₀＝T_c-T₁-T₂????????????????(4)

當出現(xiàn)過調(diào)制時，T₁+T₂＞T_c，為防止逆變交流輸出發(fā)生畸變，使系統(tǒng)處于線性調(diào)制狀態(tài)，取：

T1=T1T1+T2TcT2=T2T1+T2Tc---(5)]]>

依據(jù)在一個控制周期內(nèi)的每組開關(guān)器件只開關(guān)一次的原則，在每個控制周期內(nèi)加入零矢量V₀和V₇，各自總的作用時間為，分別位于兩非零矢量的兩邊和中間，并對一個控制周期內(nèi)各扇區(qū)作用矢量的時序進行優(yōu)化，扇區(qū)I開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₁-V₂-V₇-V₂-V₁-V₀，扇區(qū)II開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₃-V₂-V₇-V₂-V₃-V₀，扇區(qū)III開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₃-V₄-V₇-V₄-V₃-V₀，扇區(qū)IV開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₅-V₄-V₇-V₄-V₅-V₀，扇區(qū)V開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₅-V₆-V₇-V₆-V₅-V₀，扇區(qū)VI開關(guān)矢量作用時序為V₀-V₁-V₆-V₇-V₆-V₁-V₀；

在第I扇區(qū)，基于以上優(yōu)化可得出一個控制周期內(nèi)三相逆變橋開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時刻，相對于控制周期的起始時刻，三相逆變橋上橋臂開關(guān)器件a相、b相、c相的開通時刻分別為T₀/4、T₀/4+T₁/2、T₀/4+T₁/2+T₂/2，關(guān)斷時刻分別為T_c-T₀/4、T_c-(T₀/4+T₁/2)、T_c-(T₀/4+T₁/2+T₂2)；同理，當指令電壓矢量位于其它扇區(qū)時，求出對應(yīng)的開關(guān)時刻，通過對開關(guān)器件的開關(guān)時間進行控制APF將使其輸出電流i_cj實時跟蹤指令電流