[发明专利]一种新型有源电力滤波器的SVPWM控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种有源电力滤波器，尤其涉及一种新型有源电力滤波器的SVPWM控制方法。

背景技术

电力电子装置的广泛应用给电力系统带来了日益严重的电能质量污染。基于三相六开关的并联型有源滤波器作为一种有效的动态谐波抑制、无功补偿手段，得到了广泛应用。与其他基于功率器件的变流器相似，逆变器的可靠性问题无法避免，逆变器发生故障时，滤波器的补偿性能将无法得到保证，严重时将造成灾难性后果。为解决上述问题，相关学者提出了逆变器容错技术，即在故障状态时对逆变器拓扑电路进行重新配置，通过相应的控制手段达到维持系统稳定运行或尽可能恢复逆变器性能的目的。三相四开关逆变器是传统三相六开关逆变器的故障重构后的容错电路拓扑，同时由于开关器件的减少，四开关逆变器具有降低成本和运行维护费用的潜力，因此具有重要的研究价值。

逆变器的脉宽调制(pulse width modulation，PWM)算法主要有正弦脉宽调制(sine pulse width modulation ，SPWM)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)两种。与SPWM 相比，SVPWM 的直流侧利用率提高了15.47%，同时无需三角载波发生电路，更加适合数字电路实现，因此得到广泛应用。

发明内容

为了克服的难题，本发明提出一种新型有源电力滤波器的SVPWM控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

本发明通过控制幅值相同、方向相反的基本电压空间矢量U1和U2在单位开关周期内作用相同时间的方法进行零矢量合成，提出一种五段式SVPWM 算法。

一种新型有源电力滤波器的SVPWM控制方法，包括三相四开关并联有源滤波器、电压空间矢量调制、零矢量合成三个部分。

所述三相四开关并联有源滤波器逆变器部分a、b 两个桥臂是由IGBT 和续流二极管组成。

所述电压空间矢量调制将基本电压空间矢量转移至坐标系的坐标轴上，从而简化参考电压空间矢量扇区的判断和基本电压空间矢量作用时间的计算。

所述零矢量合成采用零矢量集中的原则，将有效矢量于首尾输出，中间加入附加矢量，与有效矢量之一形成零矢量。

本发明的有益效果是：本发明首先从基本电路原理的角度揭示了四开关逆变器的控制规律，提出了一种适用于TFSSAPF 的新型SVPWM 算法，使电压空间矢量扇区选择和基本矢量作用时间计算变为符号判断和基本四则运算，大大简化了控制电路计算量。针对四开关逆变器无零矢量的情况，采用幅值相等、方向相反的矢量U1和U2进行零矢量合成，并在此基础上提出了五段式SVPWM 调制方法，控制方法简单实用。

附图说明

图1 三相四开关并联有源滤波器拓扑结构。

图2 等效电路1。

图3 等效电路2。

图4 等效电路3。

图5 三相电压空间矢量合成图。

图6 开关时序图。

具体实施方案

图1中，逆变器部分a、b 两个桥臂是由IGBT 和续流二极管组成的，c 相接于直流侧电容C1 和C2 的中点，C1 和C2 的电压分别为uc1 和uc2，直流侧电容总电压为Udc。由于减少了一对功率开关器件，与六开关逆变器相比，驱动电路设计将更加简单，功率器件总体功耗也会有所减少，适合于大功率场合的应用。四开关逆变器的输出线电压只有Uac和Ubc可以直接控制，因此有必要探讨其输出三相平衡电压时的基本控制规律。三相三线中性点不接地系统中没有零序电流通路，在逆变器输出电压中增加零序电压分量将不会对逆变器输出电流产生影响。

图2，图3，图4中，四开关逆变器输出三相平衡电压的构造过程，其中Uv、Uv、Uw为三相平衡正序电压；Zeq为输出滤波器与负载的合成阻抗。Uac与和Ubc幅值相等，相角相差60，这说明四开关逆变器输出电压三相平衡的充要条件是：线电压空间矢量Uac与和Ubc幅值相等且相位差为60，若同时满足Uac超前于Ubc，则输出三相电压中将只含有正序成分。