[發明專利]一種基于三相四開關型有源濾波器的SVPWM調制方法

有效

• 申請號: 201410100849.6
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103855711A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 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;H02J3/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于電力電子裝置調制領域，涉及一種有源濾波器，特別涉及一種基于三相四開關型有源濾波器的SVPWM調制方法。

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(active?power?filter，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（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor絕緣柵雙極性晶體管）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-phase?four-switch?shunt?APF，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，其調制控制方法已趨于完善，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。SVPWM（Space?Vector?Pulse?Width?Modulation）調制方法為空間矢量脈寬調制方法。

發明內容

技術問題：本發明提供一種可在不影響補償效果的前提下有效地降低開關頻率、減小開關損耗，增長了APF有效工作時間的基于三相四開關型有源濾波器的SVPWM調制方法。

技術方案：本發明的基于三相四開關型有源濾波器的SVPWM調制方法，包括以下步驟：

1）當三相六開關有源濾波器出現某相絕緣柵雙極性晶體管開路故障時，驅動交流接觸器將故障相切除，并將故障相的輸出端直接接到直流側電容中點；

2）將三相abc靜坐標系經過3-2變換轉換到α-β坐標系，再順時針旋轉120°得到新的g-h坐標系；

3）將三相abc靜止坐標投影到g-h坐標系，然后找出三相四開關型有源濾波器的開關狀態在g-h坐標系下對應的電壓空間矢量；

4）通過判斷兩個非故障相與故障相之間的線電壓之和的正負，以及兩個非故障相與故障相之間的線電壓之差的正負，得到當前時刻參考矢量所在扇區；

同時根據半周期單開或者單閉的判斷原則來減少一個周期內開關開閉次數，從而得到改進的基本矢量作用順序，然后計算得到基本矢量的作用時間；

5）根據步驟4）中判斷的扇區結果與改進后的基本矢量作用順序的對應關系，結合基本矢量的作用時間，得到開關時序圖，根據開關時序圖進行PWM調制。

本發明方法的步驟2）中，按照下式將三相abc靜坐標系通過3-2變換轉換到α-β坐標系：