[實用新型]交錯驅動PWM補償電流發生器

無效

• 申請號: 200920019601.1
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN201374560Y
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 李建明;王德濤;李波
• 申請（專利權）人: 山東山大華天科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張 勇

技術領域

本實用新型涉及一種PWM補償電流發生器，尤其涉及一種用于對電力系統中的諧波電流和無功電流進行主動跟蹤補償的交錯驅動PWM補償電流發生器。

背景技術

采用現代電力電子技術對電力系統中的諧波電流和無功電流進行主動補償，是近年來發展起來的柔性輸電技術(FACTS)和用戶電力技術(D-FACTS)中的重要內容。例如有源電力濾波器(APF)和靜止同步補償器(STATCOM)等，都屬于采用現代電力電子技術制造的補償電流發生器。

為了取得高效率、高速度的效果，這類補償電流發生器通常采用脈沖寬度調制(PWM)方法產生所需的快速變化的高強度補償電流。PWM方法是將指令信號與頻率顯著高于指令信號頻率的三角波(載波)信號進行比較，將幅值隨時間變化的指令信號轉換為一系列寬度與指令信號幅值成正比的矩形脈沖信號，即PWM信號。PWM信號以脈沖寬度的變化來反映指令信號幅值的變化。用此PWM信號來控制大功率半導體功率器件的開通與關斷，可得到大容量的PWM電壓脈沖，然后通過大容量電感器抑制PWM脈沖中的載波頻率分量，將其轉化成所需強度的補償電流。

公知的PWM補償電流發生器存在兩個嚴重不足：

1)公知的PWM補償電流發生器產生的補償電流中含有較高強度載波頻率紋波電流，導致電磁干擾。若要降低紋波電流水平，則需要采用電感量較大的輸出電感器，或提高載波頻率。但增加輸出電感器的電感量會限制輸出電流的最大變化率，影響跟蹤補償速度和效果，同時會增加電感器的體積、重量和成本；而提高載波頻率會增加半導體功率器件的開關損耗，降低效率，并受半導體功率器件開關速度限制，不可能過分提高。因此需要在幾個限制因素中進行折中選擇，導致對補償電流發生器技術性能的限制。

2)補償電流發生器工作時，其逆變橋的直流回路中也存在較大紋波電流，導致直流母線電壓波動并在直流母線電容器中產生較大損耗。為保證裝置正常工作，需要較大的直流母線電容器，增加了裝置的體積、重量和成本。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了改善公知PWM補償電流發生器存在的上述不足，提供一種交錯驅動PWM補償電流發生器，它能夠用較低的載波頻率和較小的輸出電感器，取得比公知技術方法顯著降低的輸出紋波電流，同時直流回路中的紋波電流有效值也降至公知技術方法的46％左右，從而使PWM補償電流發生器的電流跟蹤速度、輸出紋波電流、損耗、效率和成本等指標得到綜合改善。

為實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：

一種交錯驅動PWM補償電流發生器，它由直流母線電容器、逆變橋I、逆變橋II、電感器I、電感器II、驅動電路I、驅動電路II、PWM脈寬調制器I、PWM脈寬調制器II、反相器、三角波發生器、運算與控制單元、電流互感器組I、電流互感器組II構成；其中，逆變橋I和逆變橋II的直流母線并聯在一起，與共用的直流母線電容器連接；逆變橋I的逆變輸出端接電感器I的輸入端，逆變橋II的逆變輸出端接電感器II的輸入端；電感器I和電感器II的輸出端并聯后與被補償電力線路連接；逆變橋I的控制端與驅動電路I的相應驅動輸出端連接，逆變橋II的控制端與驅動電路II的相應驅動輸出端連接；驅動電路I的輸入端與PWM脈寬調制器I的輸出端連接，驅動電路II的輸入端與PWM脈寬調制器II的輸出端連接；運算與控制單元的的指令信號輸出端分別與PWM脈寬調制器I的調制信號輸入端和PWM脈寬調制器II的調制信號輸入端連接；運算與控制單元的的同步信號輸出端則經三角波信號發生裝置處理后，輸出兩個反相的三角波信號分別送入PWM脈寬調制器I的三角波輸入端和PWM脈寬調制器II的三角波輸入端；運算與控制單元的三組輸入端分別接被補償電力線路、電流互感器組I的2次側和電流互感器組II的2次側；電流互感器組I的一次側串聯在兩個電感器輸出端與被補償三相電力線路的連接回路中；電流互感器組II的一次側串聯在被補償電力線路中。

所述逆變橋I和逆變橋II的直流母線是公共的，逆變橋I和逆變橋II的逆變輸出端分別串聯一個獨立的電感器后并聯在一起。

所述逆變橋I的驅動電路I和PWM脈寬調制器I以及逆變橋II的驅動電路II和PWM脈寬調制器II間相互獨立驅動。

所述三角波發生器產生的三角波信號分為兩路，一路直接供給PWM脈寬調制器II，另一路通過反相器反相后供給PWM脈寬調制器I；其中的運算與控制單元產生的指令信號同時供給PWM脈寬調制器I和PWM脈寬調制器II。