專利名稱：一種二開關臂的lc式混合有源電力濾波器的控制方法
技術領域：
本發明涉及適用于中高壓系統的混合有源電カ濾波器，特別是一種轉ニ開關臂的 LC式混合有源電カ濾波器的控制方法。
背景技術：
在エ業應用領域，在某些中壓應用場合，如風機、電磁攪拌等容量達到數百千瓦的交流傳動系統，并不需要快速的動態響應和回饋制動，一般直接使用三相不控整流做前級電路，其在效率上和實用性上比PWM整流器更具優勢。然而三相不控整流器會對電網注入大量的諧波，給電カ系統中的發電、輸電和變電設備的運行帶來嚴重危害，嚴重影響電カ系統的安全可靠運行。針對上述的交流傳動負荷產生的諧波等問題，常用的方法就是安裝LC無源濾波器(passive power filter, PPF),進行某些特定次諧波的補償,并補償一定的無功。隨著電カ電子技術的發展，有源濾波器(active power filter, APF)被用來對負載諧波進行動態治理。但是在中高壓場合，APF采用多重化技術、變流器多電平技術，裝置復雜，成本高， 可靠性不高。為此，有學者提出混合型有源濾波器(hybrid active power filter, HAPF) 的概念，綜合無源和有源濾波器的優點，有源濾波器的容量大大降低。典型結構有無源和有源濾波器并聯，有源濾波器通過降壓變壓器并網；有源濾波器通過變壓器耦合之后與旁路電感并聯，然后與電容或者LC濾波器串聯并網；有學者提出在耦合變壓器ー邊并聯基波諧振支路，進ー步減小有源濾波器容量。前面所述的混合型有源濾波器都有降壓變壓器， 體積龐大，成本優勢不明顯。為此，日本學者赤木泰文提出了ー種LC式混合有源濾波器 (LC-HAPF)，三相三電平逆變器通過LC無源濾波器接入電網，有源部分可以向電網注入諧波電流用以補償負載電流中的諧波分量。由于LC濾波器的電容可以承擔大部分的電網基波電壓，在不增設降壓變壓器的情況下，同樣可以大大減小有源部分的容量，裝置成本大大降低。現有的參考文獻顯示，LC-HAPF —般采用ー種間接控制方法，即將逆變器輸出電壓控制成U。= K*ish或者U。= K*iLh,由于沒有采用逆變器輸出電流的閉環控制,其諧波電流補償能力差，動態跟蹤性能不佳。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，增強諧波電流補償能力，改善動態跟蹤性能，提高控制精度和系統的補償性能。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，包括基于三相ニ臂逆變器的LC式混合型有源電カ濾波器，基于三相ニ臂逆變器的LC式混合型有源電カ濾波器包括LC無源濾波器、基于三相ニ臂的三電平逆變器，基于三相ニ臂的三電平逆變器通過LC無源濾波器并聯接入電網和負載之間；基于三相ニ臂的三電平逆變器包括兩個并聯的三電平開關臂、一個由至少兩個電容串聯組成的電容支路，電容支路與三電平開關臂并聯，電容支路為基于三相ニ臂逆變器的LC式混合型有源電カ濾波器的直流側，兩個三電平開關臂分別為A、B相，電容支路為C相；三電平開關臂由四個串聯的開關管和兩個串聯的續流ニ極管組成，兩個串聯的續流ニ極管與中間兩個開關管并聯，該控制方法的具體步驟如下I)電流信號的檢測檢測系統的三相負載電流ka、し、し和基于三相ニ臂的三電平逆變器(以下簡稱三相逆變器)輸出電流iCa、icb> ic。，通過ip-iq算法的三ニ坐標變換，可以得到分別代表三相負載電流的無功分量和有功分量id，以及代表逆變器三相輸出電流的無功分量iC(1，然后通過低通濾波器濾除交流成分后，可以得到各自分量的直流成分I,、Id、Icq0這樣可以得到無功分量的校正量I。,，即為LC無源濾波器產生的無功分量。其中ip-iq算法的三ニ坐標變換公式為
權利要求
1.一種二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法，包括基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器，基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器包括 LC無源濾波器、基于三相二臂的三電平逆變器，基于三相二臂的三電平逆變器通過LC無源濾波器并聯接入電網和負載之間；基于三相二臂的三電平逆變器包括兩個并聯的三電平開關臂、一個由至少兩個電容串聯組成的電容支路，電容支路與三電平開關臂并聯，電容支路為基于三相二臂逆變器的LC式混合型有源電力濾波器的直流側，兩個三電平開關臂分別為A、B相，電容支路為C相；三電平開關臂由四個串聯的開關管和兩個串聯的續流二極管組成，兩個串聯的續流二極管與中間兩個開關管并聯，其特征在于，該方法為1)檢測電流信號檢測三相負載電流込、L、L和基于三相二臂的三電平逆變器的輸出電流iCa、ia、i。。，通過ip-iq算法的三二坐標變換，得到三相負載電流的無功分量i,和有功分量id，以及基于三相二臂的三電平逆變器的三相輸出電流的無功分量，通過低通濾波器濾除交流成分，得到各自分量的直流成分WI。,，從而得到無功分量的校正量I。,，即為LC無源濾波器產生的無功分量；2)直流側電壓的PI控制采用PI控制器，實現直流側電壓外環的閉環調節，得到直流側電壓的有功校正量Itjut ；3)校正量疊加及其逆變換將無功分量和有功分量的校正量I。,、Iout分別和I,、Id疊加，得到無功和有功分量的參考量<、I:，通過ip-iq算法的二三坐標逆變換，得到基于三相二臂的三電平逆變器A、B兩相的基波電流成分iaf、ibf，其中包含了調節直流側電壓的有功量和LC無源濾波器產生的無功量；4)求取基于三相二臂的三電平逆變器的電流參考信號將A、B兩相負載U、iLb分別減去iaf、ibf，得到基于三相二臂的三電平逆變器兩三電平開關臂的電流參考信號iar、ite，包含了基波和諧波電流成分；5)直流側電壓的均壓控制采用均壓PI控制器，將直流側兩電容的電壓差(Va-Vc2)通過PI控制器處理后，得到三相逆變器的均壓調節指令Λ Iout, Vci, Vc2分別為直流側兩電容電壓值；6)求取基于三相二臂的三電平逆變器的總電流參考信號將基于三相二臂的三電平逆變器的均壓調節指令Λ Iout分別與im、ibr相加，得到基于三相二臂的三電平逆變器兩三電平開關臂的總電流參考信號<、ζ'7)根據平均開關原理，得到基于三相二臂的三電平逆變器交流端電壓的平均值，從而得到A、B兩相占空比da和db的表達式
2.根據權利要求I所述的ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，其特征在于，所述步驟I)中，其中ip-iq算法的三ニ坐標變換公式為
3.根據權利要求I所述的ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，PI控制器的公式為
4.根據權利要求I所述的ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，其特征在于，所述步驟3)中，ip-iq算法的二三坐標逆變換公式為
5.根據權利要求I所述的ニ開關臂的LC式混合有源電カ濾波器的控制方法，其特征在于，所述步驟6)中，基于三相ニ臂的三電平逆變器兩三電平開關臂的總電流參考信號/:、/； 的計算公式為
全文摘要
本發明公開了一種二開關臂的LC式混合有源電力濾波器的控制方法，直流側采用PI控制進行穩壓，電流內環采用了一種基于逆變器數學開關模型的無差拍控制方法，可以進行諧波電流的快速無差跟蹤，為了保持直流側電容電壓的平衡，采用了一種均壓控制方法來維持電容電壓的動態平衡，相對于一般的間接控制方法，本發明的控制方法具有控制精度高、動態性能好的特點，大大提高了系統的補償性能。
文檔編號H02J3/01GK102611109SQ20121006695
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者何志興, 劉雷, 孫運賓, 羅安, 馬伏軍 申請人:湖南大學