三相四橋臂apf的零序電壓脈寬調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及=相四橋臂有源電力濾波器的脈寬調(diào)制策略技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種 S相四橋臂有源電力濾波器的零序電壓線性控制脈寬調(diào)制技術(shù)方案。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著各種電力電子裝置的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，造成配電網(wǎng)電壓和電流波形崎變嚴(yán) 重，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在我國(guó)，380V低壓配電網(wǎng)均采用S相四線制供電，S相四橋 臂有源電力濾波器（AcitvePowerFilter,AP巧則是治理S相四線配電網(wǎng)中諧波及中性線 電流過(guò)大的最有效手段之一。APF能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性 不受配電網(wǎng)阻抗的影響，既可對(duì)一個(gè)諧波源單獨(dú)補(bǔ)償，也可對(duì)多個(gè)諧波源集中補(bǔ)償，因而應(yīng) 用廣泛。
[000引 目前S相四橋臂APF常用的脈寬調(diào)制策略為S維空間矢量脈寬調(diào)制(T虹ee-dimensionalSpaceVectorPulseWi化hModulation, 3D-SVPWM)策略，該策略在 由參考電壓確定目標(biāo)電壓矢量的作用時(shí)間時(shí)，首先需要判斷扇區(qū)和相應(yīng)扇區(qū)投影內(nèi)的四面 體，然后進(jìn)行24次矩陣求逆后才能計(jì)算出3個(gè)非零電壓矢量的作用時(shí)間，最后換算成四個(gè) 橋臂開(kāi)關(guān)管控制脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且計(jì)算延時(shí)大，導(dǎo)致APF的諧波補(bǔ)償效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出利用APF輸出電壓參考值的零序分量進(jìn)行開(kāi)關(guān)管控制脈沖占空比線 性控制的脈寬調(diào)制策略，解決傳統(tǒng)3D-SVPWM策略實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算延時(shí)較大導(dǎo)致補(bǔ)償效 果不佳的問(wèn)題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種S相四橋臂APF的零序電壓脈寬 調(diào)制方法，所述S相四橋臂APF為S相四橋臂有源電力濾波器，包括8個(gè)帶反并聯(lián)二極管的 IGBT開(kāi)關(guān)管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8,IGBT開(kāi)關(guān)管S1和S2連接構(gòu)成A橋臂，IGBT開(kāi) 關(guān)管S3和S4連接構(gòu)成B橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S5和S6連接構(gòu)成C橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S7和 S8連接構(gòu)成N橋臂，對(duì)四個(gè)橋臂的解禪控制實(shí)現(xiàn)方式如下，
[0006] 設(shè)護(hù)M、町W、町W分別為S相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)N橋臂中點(diǎn)的電壓 U^、Ubw和UCW的參考值，求解UVU*BW、U*?的零序分量，獲得零序電壓U。如下，
[0007] 響=^護(hù)"+護(hù)冊(cè)+護(hù)〇')
[000引設(shè)S相四橋臂APF的A、B、C、N點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極0點(diǎn)電壓Ua。、Ue。、U。。、叫。的 參考值分別為U*A。、町。、町。、護(hù)W。，連接直流母線電容正極的IGBT開(kāi)關(guān)管S1、S3、S5、S7的 PWM周期占空比分別為d,、de、屯、山，如下式所示計(jì)算護(hù),。和cU，零序電壓U。可調(diào)節(jié)范圍為1
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調(diào)制方法，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個(gè)帶反并聯(lián)二極管的IGBT開(kāi)關(guān)管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開(kāi)關(guān)管Sl和S2連接構(gòu)成A橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S3和S4連接構(gòu)成B橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管 S5和S6連接構(gòu)成C橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S7和S8連接構(gòu)成N橋臂，其特征在于：對(duì)四個(gè)橋臂 的解耦控制實(shí)現(xiàn)方式如下， 設(shè)U*AN、U*BN、^^分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)N橋臂中點(diǎn)的電壓U AN、Ubn 和^的參考值，求解U #AN、U#BN、的零序分量，獲得零序電壓u ^如下，
設(shè)三相四橋臂APF的A、B、C、N點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)電壓UM、UM、U?、U mj的參考 值分別為U、、U:、υ#ω、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開(kāi)關(guān)管SI、S3、S5、S7的PWM周 期占空比分別為dA、dB、d。、dN，如下式所示計(jì)算11\〇和d N，零序電壓Uci可調(diào)節(jié)范圍為，
計(jì)算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)的電壓UAQ、UBQ、U CQ的 參考值U、、U:、υ#ω和IGBT開(kāi)關(guān)管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如下式，
根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)A、B、C、N橋臂的解耦控制。
2. -種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調(diào)制裝置，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個(gè)帶反并聯(lián)二極管的IGBT開(kāi)關(guān)管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開(kāi)關(guān)管Sl和S2連接構(gòu)成A橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S3和S4連接構(gòu)成B橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管 S5和S6連接構(gòu)成C橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S7和S8連接構(gòu)成N橋臂，其特征在于：包括以下模 塊， 電壓轉(zhuǎn)換模塊，用于設(shè)U*AN、U*BN、分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)N橋 臂中點(diǎn)的電壓^、^和1的參考值，求解^_、41^^的零序分量，獲得零序電壓11(|如下， 零序電壓調(diào)節(jié)模塊
，用于設(shè)三相四橋臂APF的A、B、C、N點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)電 壓'、UM、U?、Umj的參考值分別為U、、U:、Ui、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開(kāi)關(guān) 管S1、S3、S5、S7的PWM周期占空比分別為d A、dB、d。、dN，如下式所示計(jì)算U:和d N，零序電 壓Utl可調(diào)節(jié)范圍為，
解耦控制模塊，用于計(jì)算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn) 的電壓UAQ、UBQ、Ucq的參考值U \Q、U:、U^q和IGBT開(kāi)關(guān)管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如 下式，
根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)A、B、C、N橋臂的解耦控制。
3. -種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調(diào)制系統(tǒng)，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個(gè)帶反并聯(lián)二極管的IGBT開(kāi)關(guān)管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開(kāi)關(guān)管Sl和S2連接構(gòu)成A橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S3和S4連接構(gòu)成B橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管 S5和S6連接構(gòu)成C橋臂，IGBT開(kāi)關(guān)管S7和S8連接構(gòu)成N橋臂，其特征在于：設(shè)置電流互 感器、電壓互感器、數(shù)字信號(hào)處理器和采用FPGA實(shí)現(xiàn)的零序電壓脈寬調(diào)制裝置，電流互感 器采集線性負(fù)荷的A，B，C相電流U、込和U。并將相應(yīng)二次信號(hào)送至數(shù)字信號(hào)處理器，電 壓互感器PT采集三相四橋臂APF的直流側(cè)電壓U d。并將采集信號(hào)送至數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù) 字信號(hào)處理器對(duì)二次信號(hào)進(jìn)行采集后，計(jì)算出參考電壓U\N、U #BN、并連同直流側(cè)電壓ud。 送至零序電壓脈寬調(diào)制裝置，所述零序電壓脈寬調(diào)制裝置包括以下模塊， 電壓轉(zhuǎn)換模塊，用于設(shè)U*AN、U*BN、分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)N橋 臂中點(diǎn)的電壓^、^和1的參考值，求解^_、41^^的零序分量，獲得零序電壓11(|如下，
零序電壓調(diào)節(jié)模塊，用于設(shè)三相四橋臂APF的A、B、C、N點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)電 壓'、UM、U?、Umj的參考值分別為U、、U:、Ui、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開(kāi)關(guān) 管S1、S3、S5、S7的PWM周期占空比分別為d A、dB、d。、dN，如下式所示計(jì)算U:和d N，零序電 壓Utl可調(diào)節(jié)范圍為，
解耦控制模塊，用于計(jì)算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn) 的電壓UAQ、UBQ、Ucq的參考值U \Q、U:、U^q和IGBT開(kāi)關(guān)管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如 下式，
根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)A、B、C、N橋臂的解耦控制。
【專利摘要】本發(fā)明提供三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)，包括根據(jù)三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)N橋臂中點(diǎn)的電壓的參考值，求取零序分量；三相四橋臂APF的計(jì)算N點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)電壓的參考值，以及N橋臂開(kāi)關(guān)管控制脈沖占空比；求取三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點(diǎn)對(duì)直流母線電容負(fù)極O點(diǎn)的電壓以及相應(yīng)占空比。本發(fā)明將零序電壓線性控制脈寬調(diào)制策略應(yīng)用于三相四橋臂有源電力濾波器中，相對(duì)于傳統(tǒng)3D-SVPWM策略具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可降低計(jì)算延時(shí)和對(duì)主頻要求的優(yōu)點(diǎn)，能進(jìn)一步提高三相四橋臂APF的響應(yīng)速度和諧波補(bǔ)償精度，節(jié)省硬件投資，對(duì)于提高三相四橋臂APF的工程實(shí)用化程度具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
【IPC分類】H02J3-01
【公開(kāi)號(hào)】CN104753064
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510169334
【發(fā)明人】樂(lè)健, 杜旭, 劉開(kāi)培
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日