[發明專利]三相四開關型有源濾波器的滯環控制方法

有效

• 申請號: 201410024721.6
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103701130A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 梅軍;鄭建勇;張宸宇;郭邵卿;周福舉;胡洛瑄
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種有源濾波器，特別涉及一種三相四開關型有源濾波器的滯環控制方法。

背景技術

隨著電力電子裝置的應用愈加廣泛，分布式電源大量接入電網，電力系統的電能質量問題日趨嚴重，作為動態并聯補償裝置，有源電力濾波器(activepowerfilter,APF)由于可以實時補償系統諧波及無功，得到了廣泛的研究及應用。APF發展至今，出現了多種不同形式的拓撲結構，比如單獨型、多變流器混合型、有源濾波與無源濾波的混合型以及本發明所涉及的新型三相四開關混合型有源濾波器。

由于APF長期在惡劣的工業現場運行，功率開關器件IGBT一直處于大功率高頻率高溫現場環境，所以功率開關器件可靠運行是保證APF穩定性的必要因素。一旦有IGBT發生過壓或者過流擊穿，目前一般處理情況是將APF設備退網等待檢修。而隨著三相四開關APF(three-phasefour-switchshuntAPF,TFSSAPF)的出現，當設備中有單相功率器件出現故障時，APF仍可通過改變其拓撲結構繼續有效可靠地工作，這使得APF具有了一定的自愈能力，為APF有效工作增長了時間，也為APF故障后維修贏得了更多的時間。

自從上世紀80年代以來，國內外學者對于常規的三相六開關APF進行了大量的研究，其調制控制算法已趨于完善，但是作為其容錯拓撲三相四開關APF的調制控制策略卻并沒有得到深入的研究。所謂三相四開關APF是傳統三相六開關APF故障重構后的容錯電路拓撲形式，由于開關器件的減少，四開關APF具有降低成本和運行維護費用少的潛力，因此具有很重要的研究價值。

作為有源濾波器的核心部分，電流控制直接影響著有源濾波器的補償性能，為了實現電流的快速控制，傳統的三相六開關有源濾波器目前常用的電流控制方案主要有滯環電流控制、脈寬調制（PWM）和空間矢量調制(SVM)。當APF發生單相斷路故障，通過自身故障診斷自動切除已損的相，拓撲結構切為三相四開關。由于拓撲的變化，其電流控制方案也不再同于傳統的三相六開關拓撲結構。本發明提出一種基于容錯型有源濾波器的滯環控制新方法。該方法可有效地解決三相四開關APF直接連接電容中點一相輸出不可直接控制的問題，適應能力強，系統動態響應優異，能較好地治理電網中的諧波。

發明內容

當APF發生單相斷路故障時，通過自身故障診斷自動切除故障相，其拓撲切為三相四開關結構。由于拓撲結構的變化，其電流控制方法也不同于傳統的三相六開關控制方法。本發明提出一種基于三相四開關容錯型APF拓撲結構的新型電流滯環控制方法，在靜止兩相坐標系下分別對α-β軸進行滯環控制，從而實現了對abc三相電流的整體控制。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

首先將濾波器三相參考指令電流i^*_ca、i^*_cb、i^*_cc和實際輸出的三相補償電流i_ca、i_cb、i_cc通過Park變換，變換到α-β兩相正交的坐標系上，得到i^*_cα、i^*_cβ和i_cα、i_cβ；

將通過Park變換后的參考電流i^*_cα、i^*_cβ與實際輸出電流i_cα、i_cβ之間的誤差信號經過滯環比較器得到輸出信號d_α和d_β；

根據三相四開關型有源濾波器的拓撲結構得到其對應的開關狀態表，結合滯環比較結果和開關狀態表得到兩個橋臂的開關動作函數，實現三相四開關有源濾波器的滯環控制。

下面結合附圖對本發明進行進一步的解釋說明：