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(diǎn)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(diǎn)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(bǔ)償電流的條件下對三電平中點(diǎn)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(jì)算電感電壓，進(jìn)而得出有源濾波器輸出的補(bǔ)償電流。計(jì)算過程中利用級聯(lián)信號延時(shí)消除(CDSC)模塊得到補(bǔ)償電流誤差信號，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。最后利用算出的補(bǔ)償電流對中點(diǎn)電位進(jìn)行閉環(huán)控制。整個(gè)控制過程簡單可靠，保留了無諧波檢測控制的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)算有源電力濾波器輸出相電壓。 (1)其中步驟三、計(jì)算濾波電感L上的電壓 (2)其中 為電源相電壓步驟四、計(jì)算電感電流即有源電力濾波器輸出的初步補(bǔ)償電流 (3)由于各個(gè)計(jì)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(shí)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(bǔ)償電流存在不規(guī)則的偏移誤差。步驟五、將算得的補(bǔ)償電流通過級聯(lián)信號延時(shí)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(bǔ)償電流的偏移量、。三相初步補(bǔ)償電流分別減去各自偏移量得到精確的三相補(bǔ)償電流。 (4)步驟

3、六、根據(jù)三電平拓?fù)洳煌噶孔饔脮r(shí)補(bǔ)償電流對中點(diǎn)電位的影響對中點(diǎn)電位進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。由于算得的補(bǔ)償電流還是存在一定誤差的，并且檢測得到的中點(diǎn)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(diǎn)電位區(qū)間和補(bǔ)償電流區(qū)間，當(dāng)中點(diǎn)電位偏移超出區(qū)間U并且流入中點(diǎn)的電流超出區(qū)間I時(shí)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(diǎn)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(diǎn)電位調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)不檢測負(fù)載電流和補(bǔ)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(diǎn)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(bǔ)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(jī)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(bǔ)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(jì)算量較大，且相位有延時(shí)，最終會影響補(bǔ)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(jì)算量大大減小，沒有相位延時(shí)，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(diǎn)電位的控制是三電平有源電力濾波器的一個(gè)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(bǔ)償電流對中點(diǎn)電位的影響進(jìn)行閉環(huán)控制。對于直接檢測補(bǔ)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(bǔ)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(diǎn)電位調(diào)節(jié)問題，提出了一種有源電力濾波器補(bǔ)償電流的計(jì)算方法，以便對中點(diǎn)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(jì)算有源電力濾波器輸出相電壓。 (1)其中步驟三、計(jì)算濾波電感L上的電壓 (2)其中 為電源相電壓步驟四、計(jì)算電感電流即有源電力濾波器輸出的初步補(bǔ)償電流 (3)由于各個(gè)計(jì)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(shí)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(bǔ)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(bǔ)償電流通過級聯(lián)信號延時(shí)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(bǔ)償電流減去偏移量得到精確補(bǔ)償電流。 (4)步驟六、根據(jù)三電平拓?fù)洳煌噶孔饔脮r(shí)補(bǔ)償電流對中點(diǎn)電位的影響對中點(diǎn)電位進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。由于算得的補(bǔ)償電流是存在一定誤差的，并且檢測得到的中點(diǎn)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(diǎn)電位區(qū)間和補(bǔ)償電流區(qū)間，當(dāng)中點(diǎn)電位偏移超出區(qū)間U并且流入中點(diǎn)的電流超出區(qū)間I時(shí)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(shí)現(xiàn)了基于無諧波檢測三電平有源電力濾波器中點(diǎn)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(diǎn)，還增強(qiáng)了中點(diǎn)電位

7、控制的魯棒性。 (2)該方法算法簡單，易于實(shí)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(gè)系統(tǒng)的控制流程圖。圖3為級聯(lián)信號延時(shí)消除(CDSC)模塊算法流程圖。圖4為利用中點(diǎn)電流對中點(diǎn)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(jì)算得到的有偏移的補(bǔ)償電流。圖8為利用CDSC模塊濾波得到的補(bǔ)償電流偏移誤差量。圖9為減去偏移量之后的精確補(bǔ)償電流。圖10為對稱應(yīng)用正負(fù)小矢量時(shí)的中點(diǎn)電位。圖11為采用本方法控制的中點(diǎn)電位。具體實(shí)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(shí)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(diǎn)與直流側(cè)電容中點(diǎn)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(bǔ)償電流、，如圖7所示。步驟五、將、輸入級聯(lián)信號延時(shí)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(bǔ)償電流的偏移量、，如圖8所示。將三相初步補(bǔ)償電流、分別減去偏移量、，得到三相精確補(bǔ)償電流、，如圖9所示。級聯(lián)信號延時(shí)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(diǎn)電流輸入?yún)^(qū)間為的滯環(huán)模塊，將中點(diǎn)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(shí)通過選擇不同的冗余小矢量對中點(diǎn)電位進(jìn)行調(diào)節(jié)。不同的冗余小矢量只影響中點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)電流正