一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法,為了實現無功和負序的補償，針對三相四開關功率變流器的電壓外環控制，提出了一種2次紋波消除器，能夠消除直流側電壓跟蹤誤差中的2次紋波，避免系統的3次諧波輸出；針對直流側兩電容的均壓控制，提出了一種基次紋波消除器，能夠消除兩電容電壓差中的基次紋波，實現裝置的正常穩定運行；針對三相四開關功率變流器的電流內環控制，提出了一種PR反饋控制+前饋控制的集成控制方法，實現輸出電流的快速跟蹤，有效提高了系統的動態控制性能。
【專利說明】一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及負序、無功補償及其控制方法領域，特別是一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會工業的發展，鐵路交通，礦山冶金和石油石化行業中不平衡負荷的投運，會產生大量的無功和負序電流，給電力系統中的發電、輸電和變電設備的運行帶來嚴重危害，增加系統的損耗，降低變壓器出力等，嚴重影響電力系統的安全經濟運行。尤其是高速鐵路中的機車負載，由于其特殊的單相牽引機構會產生大量的負序電流，嚴重影響電力系統的安全可靠運行。因此，必須采取有效措施抑制不平衡負荷產生的無功和負序電流等電能質量問題。
[0003]針對上述的無功、負序等問題，國內外學者已進行了一定的研究。有學者提出采用安裝無源濾波器(Passive Power Filter, PPF)來進行無功功率的靜態補償,結構簡單，但是其無法動態調節，同時容易與電網產生串并聯諧振。為此，有學者又提出了靜止無功補償器(Static Var Compensator, SVC),它是由大容量的固定電容器和晶閘管控制電感器組成，可以通過動態調節晶閘管的觸發角來實現無常的動態補償，但是其會產生大量的諧波電流，影響電網的安全運行。近年來，一些全控制型的柔性變流裝置如靜止無功發生器(Static Compensator, STATC0M)和動態電壓調節器(Dynamic Voltage Regulator, DVR)等被安裝工業現場來進行無功和負序的動態補償，并能消除諧波輸出，提高電力系統的電能質量。針對低壓功率補償場合，三相補償裝置一般用采用普通的三相兩電平逆變器結構。然而該種全空型三相變流器采用三個開關臂，功率器件較多，成本高。為此，為了降低無功和負序補償器的成本，在此基礎上，有學者研究了一種三相四開關功率變流器。該補償器保留了三相逆變器的性能，在減少功率開關器件數量的同時不增加功率器件的電壓電流等級。該裝置僅采用兩個開關臂和一組串聯電容組成一個三相逆變器，與普通三相逆變器相t匕，結構上更為精簡。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法，計算三相四開關功率變流器的兩占空比信號，然后通過采用相應的PWM調制方法驅動開關管以獲得期望的補償電流，提高三相四開關功率變流器的輸出電流質量，保障三相四開關功率變流器穩定、可靠地運行。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法，三相四開關功率變流器包括三相四開關逆變器；三相四開關逆變器包括兩個并聯的開關臂，所述開關臂包括兩個串聯的開關管，三相四開關逆變器的直流側包括兩個串聯的電容，所述直流側與所述開關臂并聯；所述三相四開關逆變器的每個開關臂、直流側各通過一個輸出濾波電感與三相電網連接，該方法為:[0006]I)將三相四開關逆變器直流側參考電壓Uref與檢測到的直流側電壓ud。相減，得到三相四開關逆變器直流側電壓跟蹤誤差A udc ；
[0007]2)將直流側電壓跟蹤誤差A Udc送入2次紋波消除器，得到三相四開關逆變器直流側電壓跟蹤誤差的直流分量A E，然后經過PI控制器的調節處理后輸出直流側電壓跟蹤誤差的調節指令Im ；
[0008]3)將調節指令Im分別乘以三相四開關逆變器兩開關臂的電壓同步信號^和syb，得到三相四開關功率變流器兩開關臂的調壓指令信號ida、idb:
【權利要求】
1.一種三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法，三相四開關功率變流器包括三相四開關逆變器；三相四開關逆變器包括兩個并聯的開關臂，所述開關臂包括兩個串聯的開關管，三相四開關逆變器的直流側包括兩個串聯的電容，所述直流側與所述開關臂并聯；所述三相四開關逆變器的每個開關臂、直流側各通過一個輸出濾波電感與三相電網連接，其特征在于，該方法為: 1)將三相四開關逆變器直流側參考電壓Uref與檢測到的直流側電壓ud。相減，得到三相四開關逆變器直流側電壓跟蹤誤差Λ udc ； 2)將直流側電壓跟蹤誤差Λudc送入2次紋波消除器，得到三相四開關逆變器直流側電壓跟蹤誤差的直流分量Λ Ε，然后經過PI控制器的調節處理后輸出直流側電壓跟蹤誤差的調節指令Im ; 3)將調節指令Im分別乘以三相四開關逆變器兩開關臂的電壓同步信號sya和syb，得到三相四開關功率變流器兩開關臂的調壓指令信號ida、idb:
2.根據權利要求1所述的三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，三相四開關逆變器直流側電壓跟蹤誤差的直流分量A E的計算公式為:
3.根據權利要求2所述的三相四開關功率變流器的不平衡補償控制方法，其特征在于，所述步驟4)中，三相四開關逆變器直流側兩電容電壓差的直流誤差A e的計算公式為:
【文檔編號】H02M7/5387GK103427700SQ201310392197
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】羅安, 馬伏軍, 劉月華, 熊橋坡, 何志興, 周娟 申請人:湖南大學