[发明专利]采用单周控制和SVPWM相结合的三相四线制APF控制方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式电源及微电网技术领域，尤其涉及一种采用单周控制和SVPWM相结合的三相四线制APF控制方法。

背景技术

为解决能源短缺和环境污染问题，人类加快了对分布式电源及微电网研究的步伐。分布式电源最大的特点是可再生、无污染和灵活。近年来作为分布式电源有效载体的微电网越来越受到世界各国的重视。大电网一般难以到达我军西藏、新疆边防哨所和南海独立岛礁等这些偏远艰苦地区，在这些太阳能和风能资源较好的地区，可建设小型独立微网，用以解决偏远地区部队供电保障难题。由分布式电源和非线性负载组成的小型独立微网中含有大量的谐波，这些谐波严重影响了当地部队的供电质量，且过大的谐波含量可能导致小型独立微网运行不稳定，甚至造成安全事故，因此对小型独立微网中的谐波进行治理很有必要。小型独立微网中常用三相四线制APF进行谐波抑制，三相四线制APF按主电路结构可分为四桥臂和三桥臂，按电平数可分为两电平、三电平和多电平。三相四线制APF若选取三桥臂结构，结构简单、成本较低，但直流侧电压控制效果不理想；四桥臂结构APF的主电路和控制电路需要更多的开关器件和控制器件，但四桥臂结构中各桥臂都是独立控制互不影响的，正因为如此，四桥臂比三桥臂补偿能力更强，直流电压利用率更高。目前三相四桥臂APF一般采用3D-SVPWM控制方法，不仅需要谐波检测电路而且区间判断条件多，控制结构复杂；若对三相四桥臂采用单周控制的方法，虽然省去了谐波检测电路，但是开关动作频繁，开关损耗大。

综上所述，现有技术存在的问题是：三相四桥臂APF控制方法若采用SVPWM控制，则区间判断条件多，控制结构复杂；若采用单周控制，则开关动作频繁，开关损耗大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种采用单周控制和SVPWM相结合的三相四线制APF控制方法。

本发明是这样实现的，一种采用单周控制和SVPWM相结合的三相四线制APF控制方法，所述采用单周控制和SVPWM相结合的三相四线制APF控制方法包括：

步骤一，判断电压矢量所在的扇区，根据电压矢量所在扇区生成信号选择相应的两桥臂开关和两相电流；

步骤二，直流电容电压V_c通过与参考电压V_ref进行相减运算得到的结果经过PI调节可得到V_p，对得到的V_p进行积分后与之前选择的电流在采样电阻上的压降相比较得到控制方程，控制三相电流桥臂上开关的闭合与断开；

步骤三，零线桥臂上开关的闭合及断开需保证有源电力滤波器工作在三相四线制状态；零线电流单独采用单周控制来对其电流进行补偿。

进一步，所述SVPWM将三相坐标系转变为两相60°αβ坐标系中；a相的S_ap关断，b相中的S_bp导通和c相中的S_cp关断，状态用二进制码表示为010；如图2所示为逆变器的输出电压矢量分布图，V₀和V₇为零矢量，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆为基本矢量，平面被基本矢量分成六部分，每个区间为60°；1区间和2区间中有效矢量V₁～V₃的c相始终为0，S_cp一直都是断开状态，只有a、b相的开关状态在导通和关断之间切换；扇区Ⅰ包含1和2，同理可知扇区Ⅱ包含3和4、扇区Ⅲ包含5和6。可以得到新的电压矢量判断条件，如表1所示。

表1新的电压矢量判断条件

进一步，根据表1，当矢量旋转到区间Ⅰ内时，c相S_cp关断，d_c＝0，将d_c＝0代入式得到区间Ⅰ的控制方程：

分别得到区间Ⅱ和Ⅲ的控制方程：

进一步，对零线电流单独进行单周控制，其控制方程为：

3V_pd_o＝R_si_sn

进一步，虑到单周控制采用峰值电流检测的方式和电感电流中纹波电流的存在，将导致三相四线制系统中有害的直流分量，区间Ⅰ的控制方程为：

同理区间II、III的控制方程为：