[发明专利]一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于三相四线制系统谐波补偿的三相四线制并联型有源电力滤波器技术领域，特别涉及一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法。

背景技术

适用于三相四线制系统谐波补偿的并联型有源电力滤波器（APF）主要有四桥臂结构和三桥臂电容中分结构。影响三相四线制并联型APF谐波补偿性能的主要参数包括交流侧输出连接电感、直流侧电容和直流侧电压，其中各桥臂输出连接电感的取值对三相四线制并联型APF谐波补偿性能的影响最为关键。

目前提出的三相四线制并联型APF桥臂输出电感取值的主要方法包括理论设计、根据实验结果进行设计和根据经验公式设计等，也有的将上述方法进行结合。理论设计方法通常以所建立的数学模型为基础，计算结果比较准确。但目前的设计方法通常针对某一特定的拓扑结构进行，拓扑结构变化时需要重新设计，且未考虑不同开关控制策略的影响，通用性较差。设计时需要的数据量较大，有的数据难以直接得到，限制了该方法的实用性；根据实验结果来进行设计能克服实际运行中各种不确定因素造成的设计结果不准确的问题，需要的数据量少，但这种方法需要进行多次实验，设计过程复杂，工作量较大，设计结果往往只对特定的负载情况适用。在设计输出为正弦的逆变器的输出电感时，通常采用以下经验方法：即选择输出电感的标幺值为逆变器容量的10%～20%。有的研究将这种经验方法直接应用于三相四线制并联型APF桥臂输出电感的设计，但APF桥臂输出电流中往往包含大量的谐波分量，直接应用该方法将出现较大误差。

因此若能在三相四线制并联型APF统一的数学模型和各桥臂输出能力指标的基础上，提出具有通用性的桥臂输出电感的优化取值设计方法，以适用于不同拓扑结构和不同开关控制策略的三相四线制并联型APF，所需数据少且容易获取，将能为从参数设计角度提高三相四线制并联型APF的补偿性能和实用化程度提供可靠的依据和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感的优化取值设计方法。该方法使得能适用于不同拓扑结构和不同开关控制策略的三相四线制并联型APF，所需数据少且容易获取，为从参数设计角度提高三相四线制并联型APF的补偿性能提供了依据。

本发明的技术方案为一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，所述三相四线制并联有源电力滤波器直流侧由4个串联的直流电容构成，A,B,C桥臂构成三相三线全桥逆变器；N桥臂为单相半桥结构，接入直流侧电容的连接点；A,B,C桥臂的输出连接电感值为L_S，N桥臂的输出连接电感值为L_N，进行输出电感优化包括以下步骤，

步骤1，在忽略系统零序电压影响的情况下，将A,B,C桥臂中点对系统中点n的电压u_An,u_Bn,u_Cn各自绝对值的最大值|u_An|_max,|u_Bn|_max,|u_Cn|_max定义为三相四线制并联型APF的A,B,C桥臂的输出能力，将A,B,C桥臂中点对N桥臂中点电压u_AN,u_BN,u_CN的零序分量绝对值的最大值|u_F0|_max定义为N桥臂的输出能力；

步骤2，分别获取A,B,C,N桥臂的输出电感取值的上限约束条件1、上限约束条件2，采用开关频率固定的控制方法时A,B,C,N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1、下限约束条件2，以及采用开关频率不固定的控制方法时A,B,C,N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1'、下限约束条件2'；

所述上限约束条件1的获取方式为，要求A,B,C桥臂的输出能力满足下式，