[发明专利]交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法，尤其涉及一种用于对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动跟踪补偿的交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法。

背景技术

采用现代电力电子技术对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动补偿，是近年来发展起来的柔性输电技术（FACTS）和用户电力技术（D-FACTS）中的重要内容。例如有源电力滤波器（APF）和静止同步补偿器（STATCOM）等，都属于采用现代电力电子技术制造的补偿电流发生器。

为了取得高效率、高速度的效果，这类补偿电流发生器常采用滞环跟踪方法或PWM调制方法产生所需的快速变化的高强度补偿电流。由于滞环跟踪方法的电流跟踪速度明显优于载波频率固定的PWM调制方法，因此在诸如有源电力滤波器等要求补偿电流具备高速跟踪谐波变化的应用场合，采用滞环跟踪方法可以取得更优良的技术性能。滞环跟踪方法是将补偿电流发生器的输出电流瞬时值i_O与指令信号i_S进行比较，如果i_O＜(i_S－δ)，则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器线性增大输出电流i_O；如果i_O＞(i_S＋δ)，则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器的作用线性减小输出电流i_O。其中δ为预先设定的滞环跟踪误差限，是一个适当小的常量。如此，补偿电流发生器的输出电流瞬时值i_O将会在i_S±δ的范围内跟踪i_S的变化，产生所需的补偿电流。

公知的滞环跟踪补偿电流发生器存在以下不足：

1）公知的滞环跟踪补偿电流发生器产生的补偿电流中含有较高强度纹波电流，导致电磁干扰。若要降低纹波电流水平，则需要采用较小的δ值，但这会增加逆变桥的开关频率，导致损耗增大，并且开关频率受半导体功率器件开关速度限制，不可能过分提高；如果采用电感量较大的输出电感器，可以降低逆变桥的开关频率，但会限制输出电流的最大变化率，影响跟踪补偿速度和效果，同时会增加电感器的体积、重量和成本。因此需要在几个限制因素中进行折中选择，导致对补偿电流发生器技术性能的限制。

2）补偿电流发生器工作时，其逆变桥的直流回路中也存在较大纹波电流，导致直流母线电压波动，并在直流母线电容器中产生较大损耗。为保证装置正常工作，需要较大的直流母线电容器，增加了装置的体积、重量和成本。

3）采用两个逆变桥交错驱动方法可有效降低输出纹波电流和直流回路中的纹波电流，但公知的交错驱动方法仅适应于逆变桥开关频率固定的PWM调制方式，而对于滞环跟踪补偿电流发生器，因逆变桥的开关频率和相位都是不断变化的，无法采用公知技术实现两个逆变桥的交错驱动。

专利申请200910019887《交错驱动PWM补偿电流发生器及其控制方法》公开了一种通过载波相位交错实现对两个逆变桥交错驱动，从而使相互并联的两个逆变桥的输出电流纹波相位交错抵消的装置和控制方法，可显著提高采用固定开关频率PWM调制方式的补偿电流发生器的技术性能。但是，该方法仅适用于开关频率固定的PWM调制方式。在有源电力滤波器等应用领域，要求补偿电流能够以尽可能高的速度跟踪被补偿线路中的谐波电流变化，采用滞环跟踪调制方式可以取得比开关频率固定的PWM调制方式更快的电流跟踪速度，从而获得更好的技术性能。而专利申请200910019887公开的方法不能适用于开关频率不断变化的滞环跟踪调制方式，制约了采用滞环跟踪调制方式的补偿电流发生器技术性能的进一步提高。

 

发明内容

本发明的目的就是为了改善公知滞环跟踪补偿电流发生器存在的上述不足，提供一种交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法，它能够实现两个滞环跟踪逆变桥的并联锁相交错运行，从而可以采用较低的开关频率和较小的输出电感器，取得比公知技术方法显著降低的输出纹波电流，同时直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46%左右，使滞环跟踪补偿电流发生器的电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到进一步的综合改善。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：