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(fā)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(xiàn)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(huán)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(tǒng)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(xiàn)裝置的正常穩(wěn)定運行；針對三相四開關功率變流器的電流內(nèi)環(huán)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(xiàn)輸出電流的快速跟蹤，有效提高了系統(tǒng)的動態(tài)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(fā)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(yè)的發(fā)展，鐵路交通，礦山冶金和石油石化行業(yè)中不平衡負荷的投運，會產(chǎn)生大量的無功和負序電流，給電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電和變電設備的運行帶來嚴重危害，增加系統(tǒng)的損耗，降低變壓器出力等，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全經(jīng)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(chǎn)生大量的負序電流，嚴重影響電力系統(tǒng)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(chǎn)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(nèi)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(tài)補償,結構簡單，但是其無法動態(tài)調節(jié)，同時容易與電網(wǎng)產(chǎn)生串并聯(lián)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(tài)調節(jié)晶閘管的觸發(fā)角來實現(xiàn)無常的動態(tài)補償，但是其會產(chǎn)生大量的諧波電流，影響電網(wǎng)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(fā)生器(Static Compensator, STATC0M)和動態(tài)電壓調節(jié)器(Dynamic Voltage Regulator, DVR)等被安裝工業(yè)現(xiàn)場來進行無功和負序的動態(tài)補償，并能消除諧波輸出，提高電力系統(tǒng)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(shù)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(lián)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(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)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(wěn)定、可靠地運行。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)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(lián)的開關臂，所述開關臂包括兩個串聯(lián)的開關管，三相四開關逆變器的直流側包括兩個串聯(lián)的電容，所述直流側與所述開關臂并聯(lián)；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(wǎng)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(jīng)過PI控制器的調節(jié)處理后輸出直流側電壓跟蹤誤差的調節(jié)指令Im ；
[0008]3)將調節(jié)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(lián)的開關臂，所述開關臂包括兩個串聯(lián)的開關管，三相四開關逆變器的直流側包括兩個串聯(lián)的電容，所述直流側與所述開關臂并聯(lián)；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(wǎng)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(jīng)過PI控制器的調節(jié)處理后輸出直流側電壓跟蹤誤差的調節(jié)指令Im ; 3)將調節(jié)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(jù)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(jù)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(yōu)先權日:2013年9月2日
【發(fā)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