無諧波檢測三電平有源濾波器專利

1、權(quán)利要求書發(fā)明名稱基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器中點電位調(diào)節(jié)方法摘要本發(fā)明涉及一種基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器中點電位調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)無需檢測有源電力濾波器補償電流的條件下對三電平中點電位的閉環(huán)控制。具體為利用IGBT觸發(fā)脈沖信號、電容電壓以及電源電壓計算電感電壓，進(jìn)而得出有源濾波器輸出的補償電流。計算過程中利用級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊得到補償電流誤差信號，提高了計算的準(zhǔn)確性。最后利用算出的補償電流對中點電位進(jìn)行閉環(huán)控制。整個控制過程簡單可靠，保留了無諧波檢測控制的優(yōu)點，適用于所有NPC型和T型拓?fù)涞臒o諧波檢測三電平有源電力濾波器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案按如下步驟進(jìn)行：

2、步驟一、依據(jù)有源電力濾波器開關(guān)管觸發(fā)信號和電容C1、C2的電壓得到有源電力濾波器端口電壓、。步驟二、計算有源電力濾波器輸出相電壓。 (1)其中步驟三、計算濾波電感L上的電壓 (2)其中 為電源相電壓步驟四、計算電感電流即有源電力濾波器輸出的初步補償電流 (3)由于各個計算環(huán)節(jié)的延遲以及開關(guān)管的開通關(guān)斷的延遲作用，實際的有源電力濾波器端口電壓與、之間是有誤差的，從而使算得的初步補償電流存在不規(guī)則的偏移誤差。步驟五、將算得的補償電流通過級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊處理，濾除無功及諧波分量，分別得到三相初步補償電流的偏移量、。三相初步補償電流分別減去各自偏移量得到精確的三相補償電流。 (4)步驟

3、六、根據(jù)三電平拓?fù)洳煌噶孔饔脮r補償電流對中點電位的影響對中點電位進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。由于算得的補償電流還是存在一定誤差的，并且檢測得到的中點電位也有誤差，因此采用滯環(huán)調(diào)節(jié)比較適宜。設(shè)置中點電位區(qū)間和補償電流區(qū)間，當(dāng)中點電位偏移超出區(qū)間U并且流入中點的電流超出區(qū)間I時開始調(diào)節(jié)。12說明書基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器中點電位調(diào)節(jié)方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電力電子裝置控制技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器中點電位調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)不檢測負(fù)載電流和補償電流的條件下對三電平有源電力濾波器直流側(cè)電容中點電位進(jìn)行調(diào)節(jié)。技術(shù)背景隨著電網(wǎng)諧波問題的日益嚴(yán)重，作為補償無功及諧波的有源電力濾波器得

4、到迅速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中尤其在高壓大功率交流電機變頻調(diào)速領(lǐng)域，三電平有源電力濾波器是較為理想的諧波補償裝置?，F(xiàn)有的三電平有源電力濾波器多是基于諧波檢測方法，但該方法計算量較大，且相位有延時，最終會影響補償效果。而基于無諧波檢測的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，由于計算量大大減小，沒有相位延時，且降低了硬件成本，因此特別適合于以DSP等數(shù)字信號處理器為核心的三電平有源電力濾波器系統(tǒng)。中點電位的控制是三電平有源電力濾波器的一個固有問題，現(xiàn)有的比較可靠的方法是利用有源電力濾波器輸出補償電流對中點電位的影響進(jìn)行閉環(huán)控制。對于直接檢測補償電流的有諧波檢測控制策略，此方法是方便而可行的，而無諧波檢測控制策略不檢測

5、補償電流，不能應(yīng)用該方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器的中點電位調(diào)節(jié)問題，提出了一種有源電力濾波器補償電流的計算方法，以便對中點電位進(jìn)行閉環(huán)控制。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案按如下步驟進(jìn)行：步驟一、依據(jù)有源電力濾波器驅(qū)動信號和電容C1、C2的電壓得到有源電力濾波器端口電壓、。步驟二、計算有源電力濾波器輸出相電壓。 (1)其中步驟三、計算濾波電感L上的電壓 (2)其中 為電源相電壓步驟四、計算電感電流即有源電力濾波器輸出的初步補償電流 (3)由于各個計算環(huán)節(jié)的延遲以及開關(guān)管的開通關(guān)斷的延遲作用，實際的有源電力濾波器端口電壓與、之間是有誤差的，從而使算得的初步補償電流存在不

6、規(guī)則的偏移誤差。步驟五、將算得的初步補償電流通過級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊處理，濾除無功及諧波分量，得到偏移誤差量。初步補償電流減去偏移量得到精確補償電流。 (4)步驟六、根據(jù)三電平拓?fù)洳煌噶孔饔脮r補償電流對中點電位的影響對中點電位進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。由于算得的補償電流是存在一定誤差的，并且檢測得到的中點電位也有誤差，因此采用滯環(huán)調(diào)節(jié)比較適宜。設(shè)置中點電位區(qū)間和補償電流區(qū)間，當(dāng)中點電位偏移超出區(qū)間U并且流入中點的電流超出區(qū)間I時開始調(diào)節(jié)。本發(fā)明的有益效果是：(1)在不增加硬件的條件下實現(xiàn)了基于無諧波檢測三電平有源電力濾波器中點電位的閉環(huán)控制，既保留了無諧波檢測控制方式的優(yōu)點，還增強了中點電位

7、控制的魯棒性。 (2)該方法算法簡單，易于實現(xiàn)，不影響原有的控制特性，適用于所有NPC型和T型拓?fù)涞臒o諧波檢測三電平有源電力濾波器。附圖說明圖1為NPC型并聯(lián)三電平有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖2為整個系統(tǒng)的控制流程圖。圖3為級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊算法流程圖。圖4為利用中點電流對中點電位進(jìn)行滯環(huán)控制的流程圖。圖5為有源電力濾波器端口電壓、。圖6為有源電力濾波器輸出相電壓、圖7為初步計算得到的有偏移的補償電流。圖8為利用CDSC模塊濾波得到的補償電流偏移誤差量。圖9為減去偏移量之后的精確補償電流。圖10為對稱應(yīng)用正負(fù)小矢量時的中點電位。圖11為采用本方法控制的中點電位。具體實施方式為使

8、本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)和效果更加明了，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。步驟一、將NPC型三電平拓?fù)涞挠性措娏V波器的三相觸發(fā)脈沖信號送入邏輯判斷模塊，按如表1所示的端口電壓與脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系得到有源電力濾波器端口電壓、，如圖5所示。表1 有源電力濾波器端口電壓驅(qū)動信號1 1 0 00 1 1 00 0 1 1端口電壓vc10-vc2步驟二、將端口電壓、輸入算法為的加法器，加法器輸出信號為電源中點與直流側(cè)電容中點的電位差，端口電壓、分別減去得到有源電力濾波器輸出相電壓、，如圖6所示。步驟三、有源電力濾波器輸出相電壓、分別減去電源相電壓、 得到電感電壓、 。步驟四、將電感電壓、輸入算法為

9、 的積分器，得到有偏移的初步補償電流、，如圖7所示。步驟五、將、輸入級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊，CDSC模塊濾除了無功及諧波電流信號，輸出初步補償電流的偏移量、，如圖8所示。將三相初步補償電流、分別減去偏移量、，得到三相精確補償電流、，如圖9所示。級聯(lián)信號延時消除(CDSC)模塊的算法流程如圖3所示。步驟六、通過電壓矢量所處的區(qū)域判斷小矢量，將小矢量所對應(yīng)的中點電流輸入?yún)^(qū)間為的滯環(huán)模塊，將中點電位輸入?yún)^(qū)間為的滯環(huán)模塊，當(dāng)二者都超出滯環(huán)區(qū)間時通過選擇不同的冗余小矢量對中點電位進(jìn)行調(diào)節(jié)。不同的冗余小矢量只影響中點電流iNP，不影響有源電力濾波器輸出的相電壓，因而不會對濾波效果產(chǎn)生影響。不同小矢量對應(yīng)的中點電流如表2所示，調(diào)節(jié)的具體流程如圖4所示。表2 小矢量對應(yīng)的中點電流正