[实用新型]交错驱动PWM补偿电流发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种PWM补偿电流发生器，尤其涉及一种用于对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动跟踪补偿的交错驱动PWM补偿电流发生器。

背景技术

采用现代电力电子技术对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动补偿，是近年来发展起来的柔性输电技术(FACTS)和用户电力技术(D-FACTS)中的重要内容。例如有源电力滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)等，都属于采用现代电力电子技术制造的补偿电流发生器。

为了取得高效率、高速度的效果，这类补偿电流发生器通常采用脉冲宽度调制(PWM)方法产生所需的快速变化的高强度补偿电流。PWM方法是将指令信号与频率显著高于指令信号频率的三角波(载波)信号进行比较，将幅值随时间变化的指令信号转换为一系列宽度与指令信号幅值成正比的矩形脉冲信号，即PWM信号。PWM信号以脉冲宽度的变化来反映指令信号幅值的变化。用此PWM信号来控制大功率半导体功率器件的开通与关断，可得到大容量的PWM电压脉冲，然后通过大容量电感器抑制PWM脉冲中的载波频率分量，将其转化成所需强度的补偿电流。

公知的PWM补偿电流发生器存在两个严重不足：

1)公知的PWM补偿电流发生器产生的补偿电流中含有较高强度载波频率纹波电流，导致电磁干扰。若要降低纹波电流水平，则需要采用电感量较大的输出电感器，或提高载波频率。但增加输出电感器的电感量会限制输出电流的最大变化率，影响跟踪补偿速度和效果，同时会增加电感器的体积、重量和成本；而提高载波频率会增加半导体功率器件的开关损耗，降低效率，并受半导体功率器件开关速度限制，不可能过分提高。因此需要在几个限制因素中进行折中选择，导致对补偿电流发生器技术性能的限制。

2)补偿电流发生器工作时，其逆变桥的直流回路中也存在较大纹波电流，导致直流母线电压波动并在直流母线电容器中产生较大损耗。为保证装置正常工作，需要较大的直流母线电容器，增加了装置的体积、重量和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了改善公知PWM补偿电流发生器存在的上述不足，提供一种交错驱动PWM补偿电流发生器，它能够用较低的载波频率和较小的输出电感器，取得比公知技术方法显著降低的输出纹波电流，同时直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46％左右，从而使PWM补偿电流发生器的电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到综合改善。

为实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种交错驱动PWM补偿电流发生器，它由直流母线电容器、逆变桥I、逆变桥II、电感器I、电感器II、驱动电路I、驱动电路II、PWM脉宽调制器I、PWM脉宽调制器II、反相器、三角波发生器、运算与控制单元、电流互感器组I、电流互感器组II构成；其中，逆变桥I和逆变桥II的直流母线并联在一起，与共用的直流母线电容器连接；逆变桥I的逆变输出端接电感器I的输入端，逆变桥II的逆变输出端接电感器II的输入端；电感器I和电感器II的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥I的控制端与驱动电路I的相应驱动输出端连接，逆变桥II的控制端与驱动电路II的相应驱动输出端连接；驱动电路I的输入端与PWM脉宽调制器I的输出端连接，驱动电路II的输入端与PWM脉宽调制器II的输出端连接；运算与控制单元的的指令信号输出端分别与PWM脉宽调制器I的调制信号输入端和PWM脉宽调制器II的调制信号输入端连接；运算与控制单元的的同步信号输出端则经三角波信号发生装置处理后，输出两个反相的三角波信号分别送入PWM脉宽调制器I的三角波输入端和PWM脉宽调制器II的三角波输入端；运算与控制单元的三组输入端分别接被补偿电力线路、电流互感器组I的2次侧和电流互感器组II的2次侧；电流互感器组I的一次侧串联在两个电感器输出端与被补偿三相电力线路的连接回路中；电流互感器组II的一次侧串联在被补偿电力线路中。

所述逆变桥I和逆变桥II的直流母线是公共的，逆变桥I和逆变桥II的逆变输出端分别串联一个独立的电感器后并联在一起。

所述逆变桥I的驱动电路I和PWM脉宽调制器I以及逆变桥II的驱动电路II和PWM脉宽调制器II间相互独立驱动。

所述三角波发生器产生的三角波信号分为两路，一路直接供给PWM脉宽调制器II，另一路通过反相器反相后供给PWM脉宽调制器I；其中的运算与控制单元产生的指令信号同时供给PWM脉宽调制器I和PWM脉宽调制器II。