[发明专利]一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器

摘要

本发明公开了一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器。与传统APF相比，此结构可以降低主电路开关频率，采用的三电平逆变器,更加适合于高压系统兼顾大容量无功补偿和动态谐波治理的场合。并设计广义逆解耦控制器使复杂非线性特性的混合有源电力滤波器的极点在复平面内合理配置，达到预期解耦效果。含有飞跨电容的混合型有源电力滤波器拓扑电路，包括绝缘栅双极晶体管S_a1、S_a2、S_a3、S_a4,绝缘栅双极晶体管S_b1、S_b2、S_b3、S_b4,绝缘栅双极晶体管S_c1、S_c2、S_c3、S_c4、反并联续流二极管V_a1、V_a2、V_a3、V_a4,反并联续流二极管V_b1V_b2、V_b3、V_b4,反并联续流二极管V_c1、V_c2、V_c3、V_c4。以提高复杂非线性混合型有源电力滤波器的鲁棒性和整体补偿性能。

主权项

1.一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构的广义逆解耦控制器，其特征在于，包括绝缘栅双极晶体管Sa1、绝缘栅双极晶体管Sa2、绝缘栅双极晶体管Sa3、绝缘栅双极晶体管Sa4、绝缘栅双极晶体管Sb1、绝缘栅双极晶体管Sb2、绝缘栅双极晶体管Sb3、绝缘栅双极晶体管Sb4、绝缘栅双极晶体管Sc1、绝缘栅双极晶体管Sc2、绝缘栅双极晶体管Sc3、绝缘栅双极晶体管Sc4、电容Ca、电感La、电容Cb、电感Lb、电容Cc、电感Lc、反并联续流二极管Va1、反并联续流二极管Va2、反并联续流二极管Va3、反并联续流二极管Va4、反并联续流二极管Vb1、反并联续流二极管Vb2、反并联续流二极管Vb3、反并联续流二极管Vb4、反并联续流二极管Vc1、反并联续流二极管Vc2、反并联续流二极管Vc3、反并联续流二极管Vc4、电容C1、电容C2、电容Cf1、电容Cf2和电容Cf3，所述电容Ca和电感La串联在三相非线性负载的a相和地之间，所述电容Cb和电感Lb串联在三相非线性负载的b相和地之间，所述电容Cc和电感Lc串联在三相非线性负载的c相和地之间；所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极之间串联电容C1和电容C2，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与三相非线性负载的c相之间串联电感Lf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极之间串联电容Cf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va1，所述反并联续流二极管Va1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va2，所述反并联续流二极管Va2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va3，所述反并联续流二极管Va3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va4，所述反并联续流二极管Va4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与三相非线性负载的b相之间串联电感Lf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极之间串联电容Cf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb1，所述反并联续流二极管Vb1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb2，所述反并联续流二极管Vb2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb3，所述反并联续流二极管Vb3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb4，所述反并联续流二极管Vb4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb4的发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与三相非线性负载的a相之间串联电感Lf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极之间串联电容Cf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc1，所述反并联续流二极管Vc1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc2，所述反并联续流二极管Vc2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc3，所述反并联续流二极管Vc3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc4，所述反并联续流二极管Vc4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc4的发射极连接；三相飞跨电容实际补偿电流分别为if1，if2，if3，无源滤波器实际补偿电流分别为ik1，ik2，ik3，分别将每相的三相飞跨电容实际补偿电流和无源滤波器实际补偿电流求和得到每相实际补偿电流，将每相实际补偿电流经过abc‑dq0坐标变换，把三相实际补偿电流转换为两相实际补偿电流id，iq；再通过对负载侧三相电流检测得到理论上的负载电流，同样对理论上的负载电流经过abc‑dq0坐标变换得到两相理论补偿电流；然后通过低通滤波器得到每相的基波电流，再与理论需要补偿电流做差，即得到两相理论补偿电流id*，iq*；将直流侧电容电压Ud1和Ud2设定值与实际值做差，经过PI控制减小误差，将差值正补偿到id*前；将两相理论补偿电流和实际补偿电流做差，再通过PI控制器减小补偿电流误差，再通过广义逆控制，广义逆参数a11，a21与积分环节串联，广义逆参数a10与积分环节、广义逆参数a11形成代数环负反馈到广义逆输入，广义逆参数a20与积分环节、广义逆参数a21形成代数环负反馈到广义逆输入；将三电平广义逆方法推导的滤波器模型，反向推导PDPWM开关系数U1、U2和U3的表达式，将表达式系统串联在飞跨电容与无源滤波器的并联结构滤波器系统前，使得两系统组成的复合伪线性系统线性化解耦，从而使得两相输出相互独立无关，完成解耦控制；最后，将两相输出经过dq0‑abc反变换得到每相的补偿电流。