[发明专利]一种四桥臂有源电力滤波器的软启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器的软启动控制方法，具体是一种四桥臂有源电力滤波器的软启动控制方法。

背景技术

变频技术是指把交流电转化为频率固定或可调的交流电的技术。变频技术的应用对于提高设备效能、节约电能、促进节能减排具有重要意义，但是应用过程中的非线性负荷却会给配电网注入大量谐波，进一步引起电压畸变、增加电网有功损耗、威胁设备正常运行，从而严重恶化配电网的电能质量。因此，为了提高配电网的电能质量，目前主要有两种解决方案：无源滤波器（LC）和有源电力滤波器（APF）。其中，无源滤波器因存在体积大、损耗大、容易发生谐振、滤波次数少、响应慢等缺点，已逐渐被有源电力滤波器所取代。作为一种主动型滤除谐波的设备，有源电力滤波器不仅能够实现对谐波的动态滤除，同时兼具无功功率、负序电流及零序电流的补偿的功能，是一种应用广泛的电能质量治理设备。如图1所示，现有的有源电力滤波器的结构主要包括由四个开关管模块（每个开关管模块均由一相桥臂、两个开关管、两个反并联二极管构成）构成的变流器单元、由三相电感L_f、三相电容C_f、三相电阻R_f构成的LCR输出滤波器、等效电阻R₀、直流侧电容C_dc、负载。目前，有源电力滤波器主要分为两种：一种是以负载电流为补偿对象的有源电力滤波器。此种有源电力滤波器属于开环系统，因此其存在抗干扰能力差、补偿性能差的问题。另一种是以电源电流为补偿对象的有源电力滤波器。此种有源电力滤波器属于闭环系统，具有抗干扰能力强、补偿性能好的优点，但其在启动过程中，必须通过软启动控制方法来抑制电流冲击、直流电压过冲等不利因素，以保证配电网的稳定。现有的软启动控制方法主要包括以下几种：一、给定电压渐升法：启动过程中，直流侧电压参考值从预充电后电压值开始递增，每个基波周期给定值增加ΔU，n 个基波周期后达到最终值。二、恒定电流充电法：启动过程中，直流侧电压值小于某值时，电压环不经 PI调节，电压环输出给定为较小充电有功电流指令，使直流侧电压平缓地充电。三、变 PI参数法：启动过程中，直流侧电压值小于某值时，电压环调节器 PI参数选取较小的值，减缓电压较低时电压上升速度和误差累积，减小超调量。四、中国专利CN101789660公开了一种有源电力滤波器动态直流电压的控制方法，对于大容量三相三桥臂有源滤波装置能保证该装置在启动等动态过程中的直流母线电容电压的稳定度。然而，以上各种软启动控制方法由于自身原理所限，仅适用于以负载电流为补偿对象的有源电力滤波器，而根本不适用于以电源电流为补偿对象的有源电力滤波器。基于此，有必要发明一种全新的有源电力滤波器的软启动控制方法，以解决现有有源电力滤波器的软启动控制方法不适用于以电源电流为补偿对象的有源电力滤波器的问题。

发明内容

本发明为了解决现有有源电力滤波器的软启动控制方法不适用于以电源电流为补偿对象的有源电力滤波器的问题，提供了一种四桥臂有源电力滤波器的软启动控制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种四桥臂有源电力滤波器的软启动控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：

a.在三相电网与四桥臂有源电力滤波器的输入端之间依次串接三相交流断路器、第二三相交流接触器，并在第二三相交流接触器的两端并接由第一三相交流接触器、三相预充电电阻串接而成的串联支路；

b.依次闭合三相交流断路器、第一三相交流接触器，并由PWM调制模块向四桥臂有源电力滤波器的变流器单元的各个开关管的栅极发送低电平PWM信号，使得四桥臂有源电力滤波器的变流器单元的各个开关管均关断，三相电网由此对四桥臂有源电力滤波器的直流侧电容持续进行充电，使得四桥臂有源电力滤波器的直流侧电容的充电电流逐渐减小，同时使得四桥臂有源电力滤波器的直流侧电容两端的电压逐渐上升；待四桥臂有源电力滤波器的直流侧电容的充电电流减小至零时，四桥臂有源电力滤波器的直流侧电容两端的电压上升至稳定电压值；然后，闭合第二三相交流接触器，第一三相交流接触器和三相预充电电阻由此短路；