[发明专利]一种谐波域死区实时预补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网中的谐波治理问题，具体是一种谐波域死区实时预补偿方法。

背景技术

随着电力系统中非线性负荷的广泛应用，无功补偿不足及谐波污染问题日益严重，注入式混合型有源电力滤波器因其有源部分不承受基波分量而得到较为广泛的应用。其有源部分的基本工作原理是检测出补偿对象的谐波电流后，通过控制作为主电路的PWM逆变器发出大小相同方向相反的谐波进行补偿。由于PWM逆变器主电路中的功率开关元件本身并不是理想开关器件，为防止逆变器发生直通故障，必须在其驱动信号中设置一段死区时间T_d，以保证同一桥臂上、下两功率管先关断后开通。在死区时间内，输出信号波形不受逻辑信号的控制，在开关频率较高的情况下，死区的叠加值也较大，这将对PWM逆变器的输出产生一定的消极影响。

死区效应的存在，使得精确调制的PWM控制信号不能准确无误地加到逆变器开关器件的控制极，导致APF逆变器的实际输出谐波电压波形偏离期望谐波电压波形，其原因是有的PWM脉冲宽度被拉长，有的PWM脉冲宽度被缩短，而且，这种拉长和缩短既与死区时间长短有关，又与APF输出电流大小和电网电压与电流的相位差以及PWM调制的载波频率和调制比有关。死区效应产生的误差电压中含有大量理想输出谐波补偿电流中主要存在的谐波成分，将对有源滤波器中逆变器输出谐波电流的幅值和相位都会产生消极影响，从而降低APF装置的谐波补偿效果。

目前消除死区不良影响的方法主要为：PWM逆变器死区解耦控制，空间电压矢量补偿PWM逆变器死区效应以及基于重复控制的死区补偿策略等方法，这些方法都能有效地改善了输出基波电压的波形畸变。但是，国内外的研究大都集中在PWM逆变器只输出基波的情况下，控制死区效应的不良影响和补偿死区效应的方法，同时实现起来较为复杂。但对于APF而言，我们要求PWM逆变器输出期望的谐波。研究死区效应对APF治理谐波的影响，以及如何在谐波域补偿死区，使逆变器的输出更加接近期望的谐波，是APF研究的重要问题之一。

发明内容

针对现有谐波域补偿死区的上述缺陷，本发明提供一种谐波域死区实时预补偿方法，能够简单有效，达到完全消除死区影响的目的，且易于工程实现。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种谐波域死区实时预补偿方法，步骤如下：

1)假定逆变器的的开关频率远大于电网基波频率，逆变器输出电流为正弦波，检测逆变器输出谐波电流i_a、i_b、i_c；

2)利用α-β坐标变换获得逆变器输出谐波电流i_a、i_b、i_c的6倍频谐波分量i_d6^k，其中k＝2，3，5，7；d代表坐标变换后的d轴。

3)根据d轴6倍频谐波分量i_d6^k以及当前时刻的控制系数k_n^k获得下一周期的控制系数k_n+1^k的值，2次、3次、5次和7次谐波的控制系数相加后获得系统控制系数k_n+1，k_n+1＝k²_n+1+k³_n+1+k⁵_n+1+k⁷_n+1，其中k次谐波的控制系数表达式为dk_n^k为k_n^k的变化率，其调整规则为：其中，λ_n为i_d6^k当前的变化趋势，λ_n-1为上一周期i_d6^k的变化趋势。

4)系统控制系数k_n+1与标准的正弦信号f_k相乘得到需要补偿的由死区引起的低频误差信号i′_c，

5)低频误差信号i′_c与逆变器输出反馈信号i_c相加获得综合节能系统逆变器的反馈信号。

6)上述所得到的系统反馈信号与给定信号i_ref相减，获得误差信号e，e为逆变器控制器的输出量，经过控制器发出控制信号控制逆变器的通断，实现系统的闭环控制，以消除死区不良影响。