[發(fā)明專利]一種二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210066952.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102611109A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 羅安;馬伏軍;孫運賓;何志興;劉雷
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發(fā)明涉及適用于中高壓系統(tǒng)的混合有源電力濾波器，特別是一種轉二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法。

背景技術

在工業(yè)應用領域，在某些中壓應用場合，如風機、電磁攪拌等容量達到數(shù)百千瓦的交流傳動系統(tǒng)，并不需要快速的動態(tài)響應和回饋制動，一般直接使用三相不控整流做前級電路，其在效率上和實用性上比PWM整流器更具優(yōu)勢。然而三相不控整流器會對電網注入大量的諧波，給電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電和變電設備的運行帶來嚴重危害，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

針對上述的交流傳動負荷產生的諧波等問題，常用的方法就是安裝LC無源濾波器(passive?power?filter，PPF)，進行某些特定次諧波的補償，并補償一定的無功。隨著電力電子技術的發(fā)展，有源濾波器(active?power?filter，APF)被用來對負載諧波進行動態(tài)治理。但是在中高壓場合，APF采用多重化技術、變流器多電平技術，裝置復雜，成本高，可靠性不高。為此，有學者提出混合型有源濾波器(hybrid?active?power?filter，HAPF)的概念，綜合無源和有源濾波器的優(yōu)點，有源濾波器的容量大大降低。典型結構有無源和有源濾波器并聯(lián)，有源濾波器通過降壓變壓器并網；有源濾波器通過變壓器耦合之后與旁路電感并聯(lián)，然后與電容或者LC濾波器串聯(lián)并網；有學者提出在耦合變壓器一邊并聯(lián)基波諧振支路，進一步減小有源濾波器容量。前面所述的混合型有源濾波器都有降壓變壓器，體積龐大，成本優(yōu)勢不明顯。為此，日本學者赤木泰文提出了一種LC式混合有源濾波器(LC-HAPF)，三相三電平逆變器通過LC無源濾波器接入電網，有源部分可以向電網注入諧波電流用以補償負載電流中的諧波分量。由于LC濾波器的電容可以承擔大部分的電網基波電壓，在不增設降壓變壓器的情況下，同樣可以大大減小有源部分的容量，裝置成本大大降低。

現(xiàn)有的參考文獻顯示，LC-HAPF一般采用一種間接控制方法，即將逆變器輸出電壓控制成u_c＝K*i_Sh或者u_c＝K*i_Lh，由于沒有采用逆變器輸出電流的閉環(huán)控制，其諧波電流補償能力差，動態(tài)跟蹤性能不佳。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法，增強諧波電流補償能力，改善動態(tài)跟蹤性能，提高控制精度和系統(tǒng)的補償性能。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法，包括基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器，基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器包括LC無源濾波器、基于三相二臂的三電平逆變器，基于三相二臂的三電平逆變器通過LC無源濾波器并聯(lián)接入電網和負載之間；基于三相二臂的三電平逆變器包括兩個并聯(lián)的三電平開關臂、一個由至少兩個電容串聯(lián)組成的電容支路，電容支路與三電平開關臂并聯(lián)，電容支路為基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器的直流側，兩個三電平開關臂分別為A、B相，電容支路為C相；三電平開關臂由四個串聯(lián)的開關管和兩個串聯(lián)的續(xù)流二極管組成，兩個串聯(lián)的續(xù)流二極管與中間兩個開關管并聯(lián)，該控制方法的具體步驟如下：

1)電流信號的檢測

檢測系統(tǒng)的三相負載電流i_La、i_Lb、i_Lc和基于三相二臂的三電平逆變器(以下簡稱三相逆變器)輸出電流i_Ca、i_Cb、i_Cc，通過ip-iq算法的三二坐標變換，可以得到分別代表三相負載電流的無功分量i_q和有功分量i_d，以及代表逆變器三相輸出電流的無功分量i_Cq，然后通過低通濾波器濾除交流成分后，可以得到各自分量的直流成分I_q、I_d、I_Cq。這樣可以得到無功分量的校正量I_Cq，即為LC無源濾波器產生的無功分量。其中ip-iq算法的三二坐標變換公式為：