[發明專利]一種三相四橋臂有源電力濾波器目標電流生成調制方法

有效

• 申請號: 201811601619.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109768552B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張四海;李瑜;潘結兵;嚴良占
• 申請（專利權）人: 安徽一天電能質量技術有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 合肥洪雷知識產權代理事務所(普通合伙) 34164
• 代理人: 孫小華

1.一種三相四橋臂有源電力濾波器目標電流生成調制方法，其特征在于：包括三相四橋臂有源電力濾波器APF，所述三相四橋臂有源電力濾波器APF的目標電流生成調制方法包括以下步驟：

步驟S1：在alfa-beta-0或dqo坐標內構建三相四橋臂有源電力濾波器APF的數學模型，通過各諧波分析獲得三相四橋臂有源電力濾波器APF補償目標，采用PI+重復控制，直流側電壓PI控制進行雙閉環控制，同時利用網側電壓進行前饋控制，根據建立的數學模型得到三相四橋臂有源電力濾波器APF在alfa-beta-0或dqo系下的橋臂目標電壓；

步驟S2：將步驟S1得到的alfa-beta-0系下的橋臂目標電壓進行逆clark變換；

其中，若是dqo坐標下的橋臂目標電壓則還要進行逆park變換；

得到三相四橋臂有源電力濾波器APF產生目標電流在ABC坐標系下所需的橋臂目標電壓U_gA、U_gB、U_gC；

步驟S3：根據步驟S2所得的橋臂目標電壓U_gA、U_gB、U_gC，有源濾波器直流側電壓U_dc，IGBT開關周期T計算ABC橋臂在開關周期T的作用時間t₁、t₂、t₃；

步驟S4：考慮到步驟三中計算的橋臂在開關周期T中的作用時間可能為負值，將步驟S3所得的作用時間t₁、t₂、t₃進行平移，并得到變量t₄；

步驟S5：根據步驟S4的各橋臂作用時間值，在調制過程中加入零矢量，同時最終得到四橋臂最終作用時間t₁、t₂、t₃、t₄；其中此方法仍然適用于三相三橋臂三相全橋變流器，此時不考慮第四橋臂作用時間t₄；

步驟S6：利用FPGA、CPLD將步驟S1至步驟S5的方法固化，實現功能模塊；

其中，所述三相四橋臂有源電力濾波器APF在ABC坐標下的數學模型為：

經過CLARK3變換可得在alfa-beta-0坐標系中的數學模型：

其中，G1、G2、G3、G4為四橋臂開關函數，上橋臂導通取值1，下橋臂導通取值0；Ln,rn為輸出濾波電抗器的等效電感、電阻值；i_ca、i_cb、i_cc、i_cn均為三相四橋臂有源電力濾波器APF的輸出電流；

坐標變換陣定義如下：

CLARK3變換：

CLARK3逆變換：

根據目標電流，采用PI+重復控制，直流側電壓PI控制進行雙閉環控制，同時利用網側電壓進行前饋控制，得到三相四橋臂有源電力濾波器APF在alfa-beta-0或dqo系下的橋臂目標電壓V_gα、V_gb、V_gc；利用逆CLARK變換得到ABC坐標下的橋臂電壓V_gα、V_gb、V_gc；

根據ABC坐標下的目標橋臂電壓V_gα、V_gb、V_gc；采用一種快捷三維空間矢量PWM目標電壓調制方法，直接求各相開關導通時間，從而得到得四橋臂的脈出輸出；包括以下步驟：

SS01、假設APF直流側電壓V_dc在一個周期內變化不大，則有：

根據上式可得：

上述算式中，T為開關周期，t₁、t₂、t₃為ABC三相作用時間，由上式得出的時間可能為負值；

SS02、將由上式得出的A、B、C三相作用的時間進行平移：

令t_min＝min{t₁,t₂,t₃}；

t₄＝0 t_min≥0

根據上式得出的時間，當t₄＝0時則中線橋臂上的開關在一個周期內均處于關斷狀態，并在其中加入零矢量：

t_max＝max{t₁,t₂,t₃,t₄}

t₁₁₁₁＝t₀₀₀₀＝(T-t_max)/2

t₁＝t₁+t₁₁₁₁

t₂＝t₂+t₁₁₁₁

t₃＝t₃+t₁₁₁₁

t₄＝t₄+t₁₁₁₁；

至此可得到四橋臂在開關周期T的導通時間。