[發明專利]一種新型有源電力濾波器的SVPWM控制方法

在審

• 申請號: 201610714195.5
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107785900A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 劉錚
• 申請（專利權）人: 劉錚
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種有源電力濾波器，尤其涉及一種新型有源電力濾波器的SVPWM控制方法。

背景技術

電力電子裝置的廣泛應用給電力系統帶來了日益嚴重的電能質量污染。基于三相六開關的并聯型有源濾波器作為一種有效的動態諧波抑制、無功補償手段，得到了廣泛應用。與其他基于功率器件的變流器相似，逆變器的可靠性問題無法避免，逆變器發生故障時，濾波器的補償性能將無法得到保證，嚴重時將造成災難性后果。為解決上述問題，相關學者提出了逆變器容錯技術，即在故障狀態時對逆變器拓撲電路進行重新配置，通過相應的控制手段達到維持系統穩定運行或盡可能恢復逆變器性能的目的。三相四開關逆變器是傳統三相六開關逆變器的故障重構后的容錯電路拓撲，同時由于開關器件的減少，四開關逆變器具有降低成本和運行維護費用的潛力，因此具有重要的研究價值。

逆變器的脈寬調制(pulse width modulation，PWM)算法主要有正弦脈寬調制(sine pulse width modulation ，SPWM)和空間矢量脈寬調制(space vector pulse width modulation，SVPWM)兩種。與SPWM 相比，SVPWM 的直流側利用率提高了15.47%，同時無需三角載波發生電路，更加適合數字電路實現，因此得到廣泛應用。

發明內容

為了克服的難題，本發明提出一種新型有源電力濾波器的SVPWM控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是。

本發明通過控制幅值相同、方向相反的基本電壓空間矢量U1和U2在單位開關周期內作用相同時間的方法進行零矢量合成，提出一種五段式SVPWM 算法。

一種新型有源電力濾波器的SVPWM控制方法，包括三相四開關并聯有源濾波器、電壓空間矢量調制、零矢量合成三個部分。

所述三相四開關并聯有源濾波器逆變器部分a、b 兩個橋臂是由IGBT 和續流二極管組成。

所述電壓空間矢量調制將基本電壓空間矢量轉移至坐標系的坐標軸上，從而簡化參考電壓空間矢量扇區的判斷和基本電壓空間矢量作用時間的計算。

所述零矢量合成采用零矢量集中的原則，將有效矢量于首尾輸出，中間加入附加矢量，與有效矢量之一形成零矢量。

本發明的有益效果是：本發明首先從基本電路原理的角度揭示了四開關逆變器的控制規律，提出了一種適用于TFSSAPF 的新型SVPWM 算法，使電壓空間矢量扇區選擇和基本矢量作用時間計算變為符號判斷和基本四則運算，大大簡化了控制電路計算量。針對四開關逆變器無零矢量的情況，采用幅值相等、方向相反的矢量U1和U2進行零矢量合成，并在此基礎上提出了五段式SVPWM 調制方法，控制方法簡單實用。

附圖說明

圖1 三相四開關并聯有源濾波器拓撲結構。

圖2 等效電路1。

圖3 等效電路2。

圖4 等效電路3。

圖5 三相電壓空間矢量合成圖。

圖6 開關時序圖。

具體實施方案

圖1中，逆變器部分a、b 兩個橋臂是由IGBT 和續流二極管組成的，c 相接于直流側電容C1 和C2 的中點，C1 和C2 的電壓分別為uc1 和uc2，直流側電容總電壓為Udc。由于減少了一對功率開關器件，與六開關逆變器相比，驅動電路設計將更加簡單，功率器件總體功耗也會有所減少，適合于大功率場合的應用。四開關逆變器的輸出線電壓只有Uac和Ubc可以直接控制，因此有必要探討其輸出三相平衡電壓時的基本控制規律。三相三線中性點不接地系統中沒有零序電流通路，在逆變器輸出電壓中增加零序電壓分量將不會對逆變器輸出電流產生影響。

圖2，圖3，圖4中，四開關逆變器輸出三相平衡電壓的構造過程，其中Uv、Uv、Uw為三相平衡正序電壓；Zeq為輸出濾波器與負載的合成阻抗。Uac與和Ubc幅值相等，相角相差60，這說明四開關逆變器輸出電壓三相平衡的充要條件是：線電壓空間矢量Uac與和Ubc幅值相等且相位差為60，若同時滿足Uac超前于Ubc，則輸出三相電壓中將只含有正序成分。