[發明專利]一種基于電流區間判斷的新型三電平并聯型APF

在審

• 申請號: 201610714047.3
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107785898A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 申茂軍
• 申請（專利權）人: 申茂軍
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于有源電力濾波器(APF)死區效應領域，尤其涉及一種基于電流區間判斷的新型三電平并聯型APF。

背景技術

隨著電網諧波問題的日益嚴重，有源電力濾波技術也越來越受到人們重視。由于構成 APF 功率電路的開關器件存在開關延時，若按理想情況控制極易造成直通現象，損壞開關器件，因此，通常會使觸發信號延遲一段時間再導通，這段時間即為死區時間。死區時間的存在會使 PWM 控制脈沖變窄甚至消失(上升和下降沿重疊)，進而導致APF 輸出的電壓、電流波形發生畸變，對APF的諧波補償性能造成嚴重的影響。

為了減小死區效應對 APF諧波補償性能的影響，目前的研究更傾向于利用電流反饋來進行死區效應補償，即通過直接檢測諧波電流來對開關器件的通斷時間進行控制。然而，當前的死區效應補償策略是在分析電流流向突變發生在同一電平的前提下提出的，因此，電流極性突變發生在同一電平上時，該策略可以對死區效應進行完全補償。但事實上，當電流流向突變與該相電壓狀態變化同時、同向進行時，仍存在直通的可能，可見，該方法對死區效應的補償是不完備的。同時，電流極性的判斷對傳感器及信號調理電路的精度和抗擾性要求很高，且存在多余的開關狀態切換。另外，現有死區效應補償方法對APF所選的控制策略依賴性較大、延時較長且不具有通用性。

發明內容

本發明就是針對上述問題，提供了一種基于電流區間判斷的新型三電平并聯型APF，該濾波器采用基于電流區間判斷的直接PWM信號修正法，通過對主電路開關器件的工作狀態與APF 產生的諧波補償電流流向間的關系進行分析，該方法在其他因素不變的前提下可以降低對檢測和采樣環節精度的依賴，避免電流過零處抖動而導致極性誤判進而引發橋臂直通，從而減小死區效應對 APF 諧波補償性能的不良影響。

本發明采用的技術方案是，一種基于電流區間判斷的新型三電平并聯型APF，包括直接PWM信號修正法、逆變器電路、非線性負載。

所述直接PWM信號修正法，只檢測電流信號并在電流過零點前后分別設置緩沖區間的方法，以降低對檢測、采樣環節的要求，以防過零點抖動導致的極性誤判。

所述的逆變器控制電路，采用數字信號處理器TMS320F28335 DSP和可編程邏輯器件FPGA，逆變器功率器件采用英飛凌型號FP100R12WKT4的IGBT，額定電壓為1200V，額定電流為100A。

所述的非線性負載由三相二極管整流橋及其直流側電阻構成。

本發明的有益效果是：本發明的新型三電平并聯型APF，不僅消除了絕大多數死區，而且大大減少了開關器件的通斷次數，降低了開關損耗和開關干擾；電流緩沖區的設置使得無需精確檢測電流過零點，避免了電流過零點抖動對控制的干擾；該方案不受APF所采用的控制策略的限制，具有通用性且易于實現；該方案可以在其他條件不變的前提下通過適當降低載波周期來提高APF 的諧波補償效果。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。

圖 1 是本發明電路原理框圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明的新型三電平并聯型APF，包括直接PWM信號修正法、逆變器電路、非線性負載。

所述直接PWM信號修正法，由于實際中因受檢測回路精度和采樣速度等因素的制約，要做到同時對電壓、電流信號極性的準確判斷并非易事，尤其當過零點發生抖動時極易造成誤判而造成誤動作或失控現象發生。所以本方法只檢測電流信號并在電流過零點前后分別設置緩沖區間的方法，以降低對檢測、采樣環節的要求，以防過零點抖動導致的極性誤判。

所述的逆變器控制電路，采用數字信號處理器TMS320F28335 DSP和可編程邏輯器件FPGA，逆變器功率器件采用英飛凌型號FP100R12WKT4的IGBT，額定電壓為1200V，額定電流為100A。由DSP完成電壓、電流采樣、基波運算、電流閉環控制等處理功能，由FPGA完成DSP之間通信和電壓、電流保護。

所述的非線性負載由三相二極管整流橋及其直流側電阻構成。由于電壓與電流不成線性關系，在負載的投入、運行過程中，電壓和電流的關系是經常變化的，以此產生諧波，作為諧波源。

以上關于本發明的具體描述，沒有局限性，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。