一種基于三相四開關(guān)型有源濾波器的svpwm調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，通過將α-β坐標順時針旋轉(zhuǎn)120°得到新的g-h坐標，使基本矢量與新的坐標軸重合，省去大量的三角運算，并直接通過線電壓的基本運算得到參考矢量的扇區(qū)判斷；本發(fā)明中提出的SVPWM調(diào)制方法基本矢量順序使得每個扇區(qū)內(nèi)每個開關(guān)管開關(guān)一次，在Ⅱ、Ⅲ扇區(qū)切換和Ⅳ、Ⅰ扇區(qū)切換時，開關(guān)管均變換1次，4個周期內(nèi)一共開關(guān)5次，開關(guān)頻率f1=5/(4Ts)；在控制效果等效不變的情況下，開關(guān)頻率比現(xiàn)有控制方法減小2/7。在不影響補償效果的前提下，有效地降低了開關(guān)頻率，減小開關(guān)損耗，為APF有效工作增長了時間。
【專利說明】—種基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子裝置調(diào)制領域，涉及一種有源濾波器，特別涉及一種基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子裝置的應用愈加廣泛，分布式電源大量接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題日趨嚴重，作為動態(tài)并聯(lián)補償裝置，有源電力濾波器(active power filter,APF)由于可以實時補償系統(tǒng)諧波及無功，得到了廣泛的研究及應用。APF發(fā)展至今，出現(xiàn)了多種不同形式的拓撲結(jié)構(gòu)，比如單獨型、多變流器混合型、有源濾波與無源濾波的混合型以及本發(fā)明所涉及的新型三相四開關(guān)混合型有源濾波器。
[0003]由于APF長期在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場運行，功率開關(guān)器件IGBT (Insulated GateBipolar Transistor絕緣柵雙極性晶體管)一直處于大功率高頻率高溫現(xiàn)場環(huán)境，所以功率開關(guān)器件可靠運行是保證APF穩(wěn)定性的必要因素。一旦有IGBT發(fā)生過壓或者過流擊穿，目前一般處理情況是將APF設備退網(wǎng)等待檢修。而隨著三相四開關(guān)APF (three-phasefour-switch shunt APF,TFSSAPF)的出現(xiàn)，當設備中有單相功率器件出現(xiàn)故障時,APF仍可通過改變其拓撲結(jié)構(gòu)繼續(xù)有效可靠地工作，這使得APF具有了一定的自愈能力，為APF有效工作增長了時間，也為APF故障后維修贏得了更多的時間。
[0004]自從上世紀80年代以來，國內(nèi)外學者對于常規(guī)的三相六開關(guān)APF進行了大量的研究，其調(diào)制控制方法已趨于完善，但是作為其容錯拓撲三相四開關(guān)APF的調(diào)制控制策略卻并沒有得到深入的研究。所謂三相四開關(guān)APF是傳統(tǒng)三相六開關(guān)APF故障重構(gòu)后的容錯電路拓撲形式，由于開關(guān)器件的減少，四開關(guān)APF具有降低成本和運行維護費用少的潛力，因此具有很重要的研究價值。
[0005]作為有源濾波器的核心部分，電流控制直接影響著有源濾波器的補償性能，為了實現(xiàn)電流的快速控制，傳統(tǒng)的三相六開關(guān)有源濾波器目前常用的電流控制方案主要有滯環(huán)電流控制、脈寬調(diào)制(PWM)和空間矢量調(diào)制(SVM)。當APF發(fā)生單相斷路故障，通過自身故障診斷自動切除已損的相，拓撲結(jié)構(gòu)切為三相四開關(guān)。由于拓撲的變化，其電流控制方案也不再同于傳統(tǒng)的三相六開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)調(diào)制方法為空間矢量脈寬調(diào)制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種可在不影響補償效果的前提下有效地降低開關(guān)頻率、減小開關(guān)損耗，增長了 APF有效工作時間的基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，包括以下步驟:
[0008]I)當三相六開關(guān)有源濾波器出現(xiàn)某相絕緣柵雙極性晶體管開路故障時，驅(qū)動交流接觸器將故障相切除，并將故障相的輸出端直接接到直流側(cè)電容中點；
[0009]2)將三相abc靜坐標系經(jīng)過3-2變換轉(zhuǎn)換到α-β坐標系，再順時針旋轉(zhuǎn)120°得到新的g-h坐標系；
[0010]3)將三相abc靜止坐標投影到g-h坐標系，然后找出三相四開關(guān)型有源濾波器的開關(guān)狀態(tài)在g-h坐標系下對應的電壓空間矢量；
[0011]4)通過判斷兩個非故障相與故障相之間的線電壓之和的正負，以及兩個非故障相與故障相之間的線電壓之差的正負，得到當前時刻參考矢量所在扇區(qū)；
[0012]同時根據(jù)半周期單開或者單閉的判斷原則來減少一個周期內(nèi)開關(guān)開閉次數(shù)，從而得到改進的基本矢量作用順序，然后計算得到基本矢量的作用時間；
[0013]5)根據(jù)步驟4)中判斷的扇區(qū)結(jié)果與改進后的基本矢量作用順序的對應關(guān)系，結(jié)合基本矢量的作用時間，得到開關(guān)時序圖，根據(jù)開關(guān)時序圖進行PWM調(diào)制。
[0014]本發(fā)明方法的步驟2)中，按照下式將三相abc靜坐標系通過3-2變換轉(zhuǎn)換到α-β坐標系:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)當三相六開關(guān)有源濾波器出現(xiàn)某相絕緣柵雙極性晶體管開路故障時，驅(qū)動交流接觸器將故障相切除，并將故障相的輸出端直接接到直流側(cè)電容中點； 2)將三相abc靜坐標系經(jīng)過3-2變換轉(zhuǎn)換到α-β坐標系，再順時針旋轉(zhuǎn)120°得到新的g_h坐標系； 3)將三相abc靜止坐標投影到所述g_h坐標系，然后找出三相四開關(guān)型有源濾波器的開關(guān)狀態(tài)在g_h坐標系下對應的電壓空間矢量； 4)通過判斷兩個非故障相與故障相之間的線電壓之和的正負，以及兩個非故障相與故障相之間的線電壓之差的正負，得到當前時刻參考矢量所在扇區(qū)； 同時根據(jù)半周期單開或者單閉的判斷原則來減少一個周期內(nèi)開關(guān)開閉次數(shù)，從而得到改進的基本矢量作用順序，然后計算得到基本矢量的作用時間； 5)根據(jù)所述步驟4)中判斷的扇區(qū)結(jié)果與改進后的基本矢量作用順序的對應關(guān)系，結(jié)合所述基本矢量的作用時間，得到開關(guān)時序圖，根據(jù)所述開關(guān)時序圖進行PWM調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟2)中，按照下式將三相abc靜坐標系通過3-2變換轉(zhuǎn)換到α - β坐標系:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟2)中根據(jù)下式完成三相abc靜坐標系到α-β坐標系，再到新的g_h坐標系的轉(zhuǎn)換:
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于三相四開關(guān)型有源濾波器的SVPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟3)的具體流程為: 首先根據(jù)下式將三相abc靜止坐標投影到g-h坐標系上:
【文檔編號】H02J3/01GK103855711SQ201410100849
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】梅軍, 鄭建勇, 張宸宇, 郭邵卿, 周福舉, 胡洛瑄 申請人:東南大學