[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

摘要

一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，基于三相四线制并联有源电力滤波各桥臂输出电感的优化取值目标，根据统一数学模型和各桥臂输出能力，计算得到各桥臂输出电感取值的约束条件；基于这些约束条件，给出了各桥臂输出电感的优化取值设计方法。该取值优化设计方法能适用于各种拓扑结构和开关控制策略的三相四线制并联有源电力滤波器，所需数据少且容易获取，为提高三相四线制并联有源电力滤波器设计水平和实用化程度提供了重要参考和实用方法。

主权项

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桥臂的输出连接电抗值为LS，N桥臂的输出连接电抗值为LN，其特征在于：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uAn,uBn,uCn各自绝对值的最大值|uAn|max,|uBn|max,|uCn|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uAN,uBN,uCN的零序分量绝对值的最大值|uF0|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， ( k + 2 ) - k ( 1 - m ) / 2 k + 3 E ≥ u jn + L S di Fj dt , j = A , B , C 其中，k为A,B,C桥臂电感与N桥臂电感值之比，m为三相四线制并联有源电力滤波器的拓扑结构有关系数，E为直流侧电压；ujn为交流系统侧相电压，iFj为A,B,C桥臂输出电流；式一右端的最大值，根据三相四线制并联有源电力滤波器所补偿谐波负载的主要类型来进行计算；所述上限约束条件2的获取方式为，要求N桥臂的输出能力|uF0|max满足下式， 3 2 ( m + 1 ) E ≥ L S ( 1 + 3 / k ) di Fn dt 其中，iFn为N桥臂输出电流；所述下限约束条件1如下， α abc × [ ( k + 2 ) - k ( 1 - m ) / 2 k + 3 ] E I 1 × 2 π × f sw × λ abc ≤ L S 其中，αabc为与调制比和载波比有关的系数，I1为负载电流额定基波有效值，fsw为开关频率，λabc为预设比例；所述下限约束条件2如下， α n [ 3 ( 1 + m ) 2 ] E I N × 2 π × f sw × λ n ≤ L S ( 3 + 1 / k ) 其中，αn为与调制比和载波比有关的系数，IN为系统中线允许通过的电流，λn为预设比例；所述下限约束条件1'如下， [ k + 2 - k ( 1 - m ) / 2 ] E ( k + 3 ) × λ abc × I 1 × T sw 2 3 ≤ L S 其中，Tsw为控制方法所采用的采样周期；所述下限约束条件2'如下， 3 ( 1 + m ) E 2 × λ n × I N × T sw 2 3 ≤ L S ( 1 + 3 / k ) 步骤3，根据三相四线制并联有源电力滤波器的拓扑结构、负载电流的谐波含量分析结果，在三相四线制并联有源电力滤波器采用开关频率固定的控制方法时，利用步骤2所得上限约束条件1、上限约束条件2、下限约束条件1和下限约束条件2，确定各桥臂输出电感的取值范围；在三相四线制并联有源电力滤波器采用开关频率不固定的控制方法时，利用步骤2所得上限约束条件1、上限约束条件2、下限约束条件1'和下限约束条件2'，确定各桥臂输出电感的取值范围。