[发明专利]三相四开关型有源滤波器的滞环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源滤波器，特别涉及一种三相四开关型有源滤波器的滞环控制方法。

背景技术

随着电力电子装置的应用愈加广泛，分布式电源大量接入电网，电力系统的电能质量问题日趋严重，作为动态并联补偿装置，有源电力滤波器(activepowerfilter,APF)由于可以实时补偿系统谐波及无功，得到了广泛的研究及应用。APF发展至今，出现了多种不同形式的拓扑结构，比如单独型、多变流器混合型、有源滤波与无源滤波的混合型以及本发明所涉及的新型三相四开关混合型有源滤波器。

由于APF长期在恶劣的工业现场运行，功率开关器件IGBT一直处于大功率高频率高温现场环境，所以功率开关器件可靠运行是保证APF稳定性的必要因素。一旦有IGBT发生过压或者过流击穿，目前一般处理情况是将APF设备退网等待检修。而随着三相四开关APF(three-phasefour-switchshuntAPF,TFSSAPF)的出现，当设备中有单相功率器件出现故障时，APF仍可通过改变其拓扑结构继续有效可靠地工作，这使得APF具有了一定的自愈能力，为APF有效工作增长了时间，也为APF故障后维修赢得了更多的时间。

自从上世纪80年代以来，国内外学者对于常规的三相六开关APF进行了大量的研究，其调制控制算法已趋于完善，但是作为其容错拓扑三相四开关APF的调制控制策略却并没有得到深入的研究。所谓三相四开关APF是传统三相六开关APF故障重构后的容错电路拓扑形式，由于开关器件的减少，四开关APF具有降低成本和运行维护费用少的潜力，因此具有很重要的研究价值。

作为有源滤波器的核心部分，电流控制直接影响着有源滤波器的补偿性能，为了实现电流的快速控制，传统的三相六开关有源滤波器目前常用的电流控制方案主要有滞环电流控制、脉宽调制（PWM）和空间矢量调制(SVM)。当APF发生单相断路故障，通过自身故障诊断自动切除已损的相，拓扑结构切为三相四开关。由于拓扑的变化，其电流控制方案也不再同于传统的三相六开关拓扑结构。本发明提出一种基于容错型有源滤波器的滞环控制新方法。该方法可有效地解决三相四开关APF直接连接电容中点一相输出不可直接控制的问题，适应能力强，系统动态响应优异，能较好地治理电网中的谐波。

发明内容

当APF发生单相断路故障时，通过自身故障诊断自动切除故障相，其拓扑切为三相四开关结构。由于拓扑结构的变化，其电流控制方法也不同于传统的三相六开关控制方法。本发明提出一种基于三相四开关容错型APF拓扑结构的新型电流滞环控制方法，在静止两相坐标系下分别对α-β轴进行滞环控制，从而实现了对abc三相电流的整体控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

首先将滤波器三相参考指令电流i^*_ca、i^*_cb、i^*_cc和实际输出的三相补偿电流i_ca、i_cb、i_cc通过Park变换，变换到α-β两相正交的坐标系上，得到i^*_cα、i^*_cβ和i_cα、i_cβ；

将通过Park变换后的参考电流i^*_cα、i^*_cβ与实际输出电流i_cα、i_cβ之间的误差信号经过滞环比较器得到输出信号d_α和d_β；

根据三相四开关型有源滤波器的拓扑结构得到其对应的开关状态表，结合滞环比较结果和开关状态表得到两个桥臂的开关动作函数，实现三相四开关有源滤波器的滞环控制。

下面结合附图对本发明进行进一步的解释说明：