[發(fā)明專利]H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器及其控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110354274.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN102522749A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚自立;陸紅學(xué);李晟;夏華;郭智文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶華天工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標(biāo)代理事務(wù)所 11325
• 代理人: 張岱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載，特別是以開關(guān)方式工作的靜止變流器，不可避免地會(huì)產(chǎn)生非正弦波形，向電網(wǎng)注入諧波，使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變?cè)絹碓絿?yán)重，電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重。為了克服傳統(tǒng)無源濾波器的不足，諧波抑制裝置一個(gè)重要的趨勢是采用有源濾波器(APF)。并聯(lián)型APF是最基本，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種。其通過產(chǎn)生與負(fù)載電流中的諧波和無功分量大小相等、相位互差180的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，使網(wǎng)側(cè)電流成為與電網(wǎng)電壓同相的正弦波，從而達(dá)到凈化電網(wǎng)的目的。

H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器的補(bǔ)償電流檢測常采用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的諧波和無功檢測方法，這種檢測方法在電網(wǎng)電壓對(duì)稱的情況下能夠準(zhǔn)確檢測補(bǔ)償電流，當(dāng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí)，這種檢測方法不能對(duì)基波正序有功和無功電流的準(zhǔn)確分離，造成補(bǔ)償電流檢測的較大誤差。

H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器中各H橋模塊的直流電容相互獨(dú)立，由于各H橋的開關(guān)損耗、參數(shù)的分散性和開關(guān)器件的觸發(fā)脈沖延遲等的不同會(huì)引起電容電壓的不平衡，這些不平衡現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致H橋功率開關(guān)承受的電壓不一致，威脅有源濾波器的安全運(yùn)行，各H橋電容電壓的均衡控制成為一個(gè)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述的缺陷，本發(fā)明提供一種在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí)能準(zhǔn)確檢測補(bǔ)償電流的H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器的控制方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器的控制方法的步驟包括：

檢測非線性負(fù)載電流，得到期望的補(bǔ)償電流值；

依據(jù)所述補(bǔ)償電流值獲取有源濾波器的參考電流值；

有源濾波器輸出電流跟蹤參考電流值；

通過載波移相脈寬調(diào)制得到級(jí)聯(lián)H橋功率器件的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)主電路功率器件。

特別是，檢測非線性負(fù)載電流所使用的方法是基于基波正序電壓相位鎖定的改進(jìn)同步參考坐標(biāo)系檢測法，所述檢測法是在基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的諧波和無功檢測的基礎(chǔ)上增加基波正序電壓相位鎖相環(huán)節(jié)。

特別是，獲取有源濾波器參考電流值的步驟：

有源濾波器所處電網(wǎng)的基波正序電壓相位鎖定；

由所述電網(wǎng)基波正序電壓相位鎖定計(jì)算得到三相負(fù)載電流的Park變換；

由所述三相負(fù)載電流Park變換的輸出量經(jīng)低通濾波得到d軸的直流分量；

根據(jù)所述電容電壓控制器得到有源濾波器從電網(wǎng)吸收的基波正序有功電流；

將所述負(fù)載電流的d軸直流分量與所述基波正序有功電流相加，所得結(jié)果進(jìn)行Park反變換；

根據(jù)所述Park反變換結(jié)果和三相負(fù)載電流計(jì)算得到有源濾波器的參考電流。

特別是，所述載波移相脈寬調(diào)制的步驟為：

計(jì)算得到有源濾波器參考電流與有源濾波器輸出電流信號(hào)的偏差；

所得偏差經(jīng)PI控制器處理后與一設(shè)定頻率三角載波信號(hào)相比得到調(diào)制結(jié)果。

本發(fā)明H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器采用H橋級(jí)聯(lián)的三相星形連接方式，每相電路都由多個(gè)H橋功率單元級(jí)聯(lián)而成；所述H橋功率單元的電容電壓通過電壓控制器控制，其輸出作為有源濾波器損耗的正序有功電流；所述每個(gè)H橋的電容電壓通過各自的功率管和放電電阻進(jìn)行放電控制，均衡控制電容電壓。

特別是，所述電容電壓均衡控制采用的是調(diào)節(jié)各H橋單元等效損耗方法，所述方法是在電容兩端并聯(lián)一個(gè)由放電功率開關(guān)和放電電阻串聯(lián)組成的電路，通過脈沖寬度調(diào)制策略控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，以調(diào)節(jié)并聯(lián)于電容兩端的等效電阻值。

本發(fā)明H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器的控制方法采用基于基波正序電壓相位鎖定的改進(jìn)同步參考坐標(biāo)系檢測法，即使在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱和畸變時(shí)也能準(zhǔn)確檢測出負(fù)載系統(tǒng)所需補(bǔ)償?shù)闹C波電流和無功電流等，滿足系統(tǒng)無功補(bǔ)償和諧波抑制等需要。載波移相脈寬調(diào)制使有源濾波器在較低的器件開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)較高等效開關(guān)頻率的效果。

附圖說明

圖1為H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器應(yīng)用原理示意圖。

圖2為H橋級(jí)聯(lián)型有源濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明電流檢測和系統(tǒng)控制原理示意圖。

圖4為H橋單元逆變器電路圖。

圖5為電流的跟蹤控制和載波移相脈沖調(diào)制原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。