[發(fā)明專利]一種直流電容器諧波電流抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710093778.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107017762B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉雪婷;張樹(shù)冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/12
• 分類號(hào): H02M1/12;H02M5/458
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種直流電容器諧波電流抑制方法，其特征在于：建立背靠背變流器，背靠背變流器中有源直流鏈路電容器電流是來(lái)自整流器i_dcr和逆變器i_dci的直流電流的疊加，兩個(gè)電流i_dcr和i_dci中的諧波分量的相位由整流器和逆變器的相對(duì)相位PWM載波確定，主動(dòng)控制調(diào)節(jié)整流器和逆變器中的PWM載波的頻率和相位，使得來(lái)自兩個(gè)變流器級(jí)的直流鏈路諧波電流同相，使得電容器諧波電流最小化；

通過(guò)控制PWM載波相移，能夠顯著減小第一載波頻帶中的直流諧波電流中的諧波的頻率和相位，該方法在三個(gè)步驟中實(shí)現(xiàn)：

步驟1：減少第一載波頻帶中的有效諧波的數(shù)量；

步驟2：調(diào)整來(lái)自第一載波頻帶中的整流器和逆變器的剩余諧波的頻率，使得它們變得相同；

步驟3：使第一頻帶中剩余諧波的相位同步，以實(shí)現(xiàn)它們的最終抵消；

步驟1中：該步驟中，相位B和C的載波分別相移2π/3和-2π/3；施加(0,2π/3，-2π/3)的載波相移，在這種相移下的第一載波頻帶中的電流諧波可以從(6)式導(dǎo)出，

其中：i_dc1Shift(t)為第一載波頻帶中的電流諧波，I_ac是基波分量的幅度，q＝(m+nf₀/f_c)π/2，m是載波頻帶數(shù)，n是邊帶數(shù)，f₀是基波頻率，f_c是PWM載波頻率，M是PWM調(diào)制深度，θ_cc為參考載波相位，α是ac基波電流和ac側(cè)變流器電壓之間的角度，β是ac基波電流和ac電源電壓之間的角度；

第一頻帶中的諧波已經(jīng)移動(dòng)到頻率(f_c-f₀)和(f_c+5f₀)，由于貝塞爾函數(shù)Jx是x的遞減函數(shù)，所以諧波的幅度(f_c+5f₀)比(f_c-f₀)處的分量小得多，通常可以忽略，因此，該步驟的結(jié)果是第一載波頻帶中的有效諧波的數(shù)量減少到1；

類似地，在(0,2π/3，-2π/3)的載波相移下的第二載波頻帶的解析解可以被示出為：

其中：i_dc2Shift(t)為第二載波頻帶中的電流諧波，I_ac是基波分量的幅度，q＝(m+nf₀/f_c)π/2，m是載波頻帶數(shù)，n是邊帶數(shù)，f₀是基波頻率，f_c是PWM載波頻率，M是PWM調(diào)制深度，θ_c是載波相位角，α是ac基波電流和ac側(cè)變流器電壓之間的角度，β是ac基波電流和ac電源電壓之間的角度；

如果不應(yīng)用載波移位，則可以通過(guò)將相移(0,0,0)代入(6)式中來(lái)計(jì)算電流諧波，

其中：i_dc2NoShift(t)為不采用載波移位時(shí)第二載波頻帶中的電流諧波，I_ac是基波分量的幅度，q＝(m+nf₀/f_c)π/2，m是載波頻帶數(shù)，n是邊帶數(shù)，f₀是基波頻率，f_c是PWM載波頻率，M是PWM調(diào)制深度，θ_c是載波相位角，α是ac基波電流和ac側(cè)變流器電壓之間的角度，β是ac基波電流和ac電源電壓之間的角度；

比較(11)式和(12)式，可以看出，通過(guò)應(yīng)用所提出的方法，也可以減小第二載波頻帶中的電流諧波；

上述(6)式如下：

其中：i_dc(t)為每一相產(chǎn)生的直流鏈路諧波電流，I_ac是基波分量的幅度，f₀是基波頻率，θ₀為基本相位角，m是載波頻帶數(shù)，n是邊帶數(shù)，f_c為PWM載波頻率，θ_c為載波相位角，β是ac基波電流和ac電源電壓之間的角度；

步驟2中：使電容器電流的第一載波頻帶中的剩余電流諧波的頻率相同，這可以通過(guò)諧波頻率f_h調(diào)整變流器載波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于步驟1后的每個(gè)變流器的第一頻帶中的主諧波的頻率為f_c-f₀，所以使用

f_c＝f_h+f₀ (13)

f₀是基波頻率；

從逆變器和整流器得到的第一頻帶電流諧波將處于相同的頻率f_h，并且第二頻帶的下側(cè)諧波也將處于相同的頻率2f_h；

步驟3中：同步第一載波頻帶中的逆變器和整流器的諧波電流，使得它們同相，在這種情況下，其疊加的結(jié)果將為零，并且直流鏈路電容器中的相應(yīng)電流諧波將消失，可以找到對(duì)第一載波頻帶中的剩余諧波的分析：

式中，i_cap1(t)為第一載波頻帶中的剩余電流諧波，I_acr為整流器中基波分量幅度，I_aci為逆變器中基波分量幅度，q＝(m+nf₀/f_c)π/2，m是載波頻帶數(shù)，n是邊帶數(shù)，M是PWM調(diào)制深度，f_h為諧波頻率，θ_cc為參考載波相位，α是ac基波電流和ac側(cè)變流器電壓之間的角度，β是ac基波電流和ac電源電壓之間的角度；

其中，Δf_c是載波頻率誤差，θ_c0是初始載波角，如果使用不同的操作環(huán)境控制整流器和逆變器，則諧波的相位取決于兩個(gè)變流器的操作條件：PWM調(diào)制深度，電流大小和功率因數(shù)以及相對(duì)初始載波角θ_c0r和θ_c0i；載波頻率誤差Δf_c通過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化和振蕩器的任何輸出方差產(chǎn)生，這兩個(gè)因素都可以引入諧波相位誤差；

為了保持整流器和逆變器的諧波同相，通過(guò)改變變流器，在發(fā)明中選擇整流器之一的載波相位角來(lái)建立諧波相位差的閉環(huán)控制，根據(jù)：

θ_cc＝γ_i-γ_r (15)

其中，γ是在已經(jīng)應(yīng)用了直接載波移位之后的第一載波頻帶中的有效電流諧波的相位，γ_r和γ_i的值可以使用帶通濾波器從每個(gè)變流器的直流鏈路電流找到。