[发明专利]H桥级联型有源滤波器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种H桥级联型有源滤波器及其控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是以开关方式工作的静止变流器，不可避免地会产生非正弦波形，向电网注入谐波，使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，电网中的谐波污染日益严重。为了克服传统无源滤波器的不足，谐波抑制装置一个重要的趋势是采用有源滤波器(APF)。并联型APF是最基本，也是目前应用最广泛的一种。其通过产生与负载电流中的谐波和无功分量大小相等、相位互差180的补偿电流注入电网，使网侧电流成为与电网电压同相的正弦波，从而达到净化电网的目的。

H桥级联型有源滤波器的补偿电流检测常采用基于同步旋转坐标系的谐波和无功检测方法，这种检测方法在电网电压对称的情况下能够准确检测补偿电流，当电网电压不对称时，这种检测方法不能对基波正序有功和无功电流的准确分离，造成补偿电流检测的较大误差。

H桥级联型有源滤波器中各H桥模块的直流电容相互独立，由于各H桥的开关损耗、参数的分散性和开关器件的触发脉冲延迟等的不同会引起电容电压的不平衡，这些不平衡现象会导致H桥功率开关承受的电压不一致，威胁有源滤波器的安全运行，各H桥电容电压的均衡控制成为一个难点。

发明内容

为了克服上述的缺陷，本发明提供一种在电网电压不对称时能准确检测补偿电流的H桥级联型有源滤波器的控制方法。

为达到上述目的，本发明H桥级联型有源滤波器的控制方法的步骤包括：

检测非线性负载电流，得到期望的补偿电流值；

依据所述补偿电流值获取有源滤波器的参考电流值；

有源滤波器输出电流跟踪参考电流值；

通过载波移相脉宽调制得到级联H桥功率器件的触发信号，驱动主电路功率器件。

特别是，检测非线性负载电流所使用的方法是基于基波正序电压相位锁定的改进同步参考坐标系检测法，所述检测法是在基于同步旋转坐标系的谐波和无功检测的基础上增加基波正序电压相位锁相环节。

特别是，获取有源滤波器参考电流值的步骤：

有源滤波器所处电网的基波正序电压相位锁定；

由所述电网基波正序电压相位锁定计算得到三相负载电流的Park变换；

由所述三相负载电流Park变换的输出量经低通滤波得到d轴的直流分量；

根据所述电容电压控制器得到有源滤波器从电网吸收的基波正序有功电流；

将所述负载电流的d轴直流分量与所述基波正序有功电流相加，所得结果进行Park反变换；

根据所述Park反变换结果和三相负载电流计算得到有源滤波器的参考电流。

特别是，所述载波移相脉宽调制的步骤为：

计算得到有源滤波器参考电流与有源滤波器输出电流信号的偏差；

所得偏差经PI控制器处理后与一设定频率三角载波信号相比得到调制结果。

本发明H桥级联型有源滤波器采用H桥级联的三相星形连接方式，每相电路都由多个H桥功率单元级联而成；所述H桥功率单元的电容电压通过电压控制器控制，其输出作为有源滤波器损耗的正序有功电流；所述每个H桥的电容电压通过各自的功率管和放电电阻进行放电控制，均衡控制电容电压。

特别是，所述电容电压均衡控制采用的是调节各H桥单元等效损耗方法，所述方法是在电容两端并联一个由放电功率开关和放电电阻串联组成的电路，通过脉冲宽度调制策略控制功率开关的导通和关断，以调节并联于电容两端的等效电阻值。

本发明H桥级联型有源滤波器的控制方法采用基于基波正序电压相位锁定的改进同步参考坐标系检测法，即使在电网电压不对称和畸变时也能准确检测出负载系统所需补偿的谐波电流和无功电流等，满足系统无功补偿和谐波抑制等需要。载波移相脉宽调制使有源滤波器在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果。

附图说明

图1为H桥级联型有源滤波器应用原理示意图。

图2为H桥级联型有源滤波器结构示意图。

图3为本发明电流检测和系统控制原理示意图。

图4为H桥单元逆变器电路图。

图5为电流的跟踪控制和载波移相脉冲调制原理示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做详细描述。