本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域,確切地說(shuō)是指應(yīng)用于四橋臂APF主電路中的在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法。

背景技術(shù)：

近30年來(lái)，隨著電力電子裝置在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。諧波不僅影響電氣設(shè)備的正常工作，還給電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了隱患。

通常對(duì)四橋臂拓?fù)溥M(jìn)行三維空間矢量調(diào)制時(shí)，人們將靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為在α-β-γ空間坐標(biāo)系下，這是將二維空間矢量在三維空間矢量的擴(kuò)展。實(shí)際上這種變換增加了控制的復(fù)雜程度。靜止坐標(biāo)系下的開(kāi)關(guān)矢量布局與三相相電壓有更加直觀的對(duì)應(yīng)關(guān)系,而α-β-γ坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)矢量的三維模型需要進(jìn)行坐標(biāo)變換,比較難以理解。且在α-β-γ坐標(biāo)系下的運(yùn)算由于具有根號(hào)，使得對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)時(shí)存在一定的誤差。從算法的實(shí)現(xiàn)上來(lái)看,基于靜止坐標(biāo)系的3D-SVPWM算法更加簡(jiǎn)單，直觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)在α-β-γ坐標(biāo)系下進(jìn)行三維空間矢量調(diào)制算法不直觀，不利于理解以及不利于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，采樣了一種在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法。該方法可以省去進(jìn)行α-β-γ坐標(biāo)變換的復(fù)雜矩陣變換，同時(shí)在空間四面體的選擇和占空比計(jì)算上也比α-β-γ坐標(biāo)系下要簡(jiǎn)單的多。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種在靜止坐標(biāo)系下的四橋臂APF的三維空間矢量調(diào)制算法，包括在電網(wǎng)電流一側(cè)依次串聯(lián)指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路；所述指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路包括霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊、DSP控制器；所述霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器分別通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊和DSP控制器相連；DSP控制器用來(lái)執(zhí)行在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法，產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制大功率IGBT開(kāi)通關(guān)斷。所述驅(qū)動(dòng)電路主要包括型號(hào)為M57962L的主控制芯片，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM控制信號(hào)的隔離和放大，直接地驅(qū) 動(dòng)100A/1200V以內(nèi)的IGBT。所述主電路模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)四橋臂的PWM變換器，它的容量選為10KVA；直流側(cè)的電容電壓容量選為600μF；它的大功率開(kāi)關(guān)器件IGBT選型為額定電流為50A，額定電壓為1200V的IGBT，即型號(hào)是BSM50GB120DLC。

進(jìn)一步，所述主電路模塊是一個(gè)四橋臂結(jié)構(gòu)，由8個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管組成，每相橋臂有上下兩個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管，直流側(cè)是由一個(gè)直流電容構(gòu)成。

本發(fā)明的方法的技術(shù)方案為：靜止坐標(biāo)系下的四橋臂APF的三維空間矢量調(diào)制算法，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建有源電力濾波器，通過(guò)霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器分別獲得電網(wǎng)的電壓e_a，e_b，e_c和負(fù)載電流i_a,i_b,i_c的值；

步驟2，經(jīng)過(guò)三相四線制系統(tǒng)的dq0諧波電流檢測(cè)算法得出諧波電流指令信號(hào)，再通過(guò)PR跟蹤電流控制策略得出參考電壓指令在三維空間的矢量坐標(biāo)，即a,b,c坐標(biāo)軸下對(duì)應(yīng)的數(shù)值分別為V_aref、V_bref、V_cref；

步驟3，定義：

步驟4，根據(jù)步驟3的定義，求出RP的數(shù)值，得出RP共有24個(gè)數(shù)值，且每個(gè)求出的數(shù)值對(duì)應(yīng)不同的空間四面體的基本參考電壓矢量；RP對(duì)應(yīng)的非零開(kāi)關(guān)電壓矢量表述如下：

1)當(dāng)RP＝1時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V12；

2)當(dāng)RP＝5時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V12；

3)當(dāng)RP＝7時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V12；

4)當(dāng)RP＝8時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V8；

5)當(dāng)RP＝9時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V14；

6)當(dāng)RP＝13時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V14；

7)當(dāng)RP＝14時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V14；

8)當(dāng)RP＝16時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V8；

9)當(dāng)RP＝17時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V12；

10)當(dāng)RP＝19時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V12；

11)當(dāng)RP＝23時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V12；

12)當(dāng)RP＝24時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V8；

13)當(dāng)RP＝41時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V14；

14)當(dāng)RP＝42時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V14；

15)當(dāng)RP＝46時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V14；

16)當(dāng)RP＝48時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V8；

17)當(dāng)RP＝49時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V15；

18)當(dāng)RP＝51時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V15；

19)當(dāng)RP＝52時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V15；

20)當(dāng)RP＝56時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V8；

21)當(dāng)RP＝57時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V15；

22)當(dāng)RP＝58時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V15；

23)當(dāng)RP＝60時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V15；

24)當(dāng)RP＝64時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V8；

步驟5，根據(jù)步驟4所確定的基本參考電壓矢量后，按照安秒平衡原則，開(kāi)始求取每個(gè)基本參考矢量所對(duì)應(yīng)的占空比；RP相對(duì)應(yīng)的占空比表述如下：

1)當(dāng)RP＝1時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_cref、d2＝-V_bref+V_cref、d3＝-V_aref+V_bref；

2)當(dāng)RP＝5時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_cref、d2＝-V_bref、d3＝-V_aref+V_bref；

3)當(dāng)RP＝7時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref+V_cref、d2＝V_bref、d3＝-V_aref；

4)當(dāng)RP＝8時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref+V_cref、d2＝-V_aref+V_bref、d3＝V_aref；

5)當(dāng)RP＝9時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_cref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝V_aref-V_bref；

6)當(dāng)RP＝13時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_cref、d2＝-V_aref、d3＝V_aref-V_bref；

7)當(dāng)RP＝14時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_cref、d2＝V_aref、d3＝-V_bref；

8)當(dāng)RP＝16時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_cref、d2＝V_aref-V_bref、d3＝V_bref；

9)當(dāng)RP＝17時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref、d2＝V_bref-V_cref、d3＝-V_aref+V_cref；

10)當(dāng)RP＝19時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref、d2＝-V_cref、d3＝-V_aref+V_cref；

11)當(dāng)RP＝23時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V12；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref-V_cref、d2＝V_cref、d3＝-V_aref；

12)當(dāng)RP＝24時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref-V_cref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝V_aref；

13)當(dāng)RP＝41時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝-V_bref+V_cref；

14)當(dāng)RP＝42時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref、d2＝-V_aref、d3＝-V_bref；

15)當(dāng)RP＝46時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V14；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_cref、d2＝V_aref、d3＝V_bref；

16)當(dāng)RP＝48時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_cref、d2＝-V_bref+V_cref、d3＝V_aref-V_cref；

17)當(dāng)RP＝49時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref、d2＝-V_aref+V_bref、d3＝V_aref-V_cref；

18)當(dāng)RP＝51時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref、d2＝-V_aref、d3＝V_aref；

19)當(dāng)RP＝52時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_bref、d2＝V_aref、d3＝-V_cref；

20)當(dāng)RP＝56時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_bref、d2＝V_aref-V_cref、d3＝V_cref；

21)當(dāng)RP＝57時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref、d2＝V_aref-V_bref、d3＝V_bref-V_cref；

22)當(dāng)RP＝58時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref、d2＝-V_bref、d3＝V_bref-V_cref；

23)當(dāng)RP＝60時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V15；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_bref、d2＝V_bref、d3＝-V_cref；

24)當(dāng)RP＝64時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V8；此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_bref、d2＝V_bref-V_cref、d3＝V_cref；

步驟6，確定基本參考開(kāi)關(guān)矢量的占空比后，只要選擇了基本開(kāi)關(guān)矢量的排列順序，就可以對(duì)其進(jìn)行DSP編程；這里選用的是中心對(duì)稱的排列方式；

步驟7，根據(jù)步驟6產(chǎn)生的DSP控制脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路單元驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂上的大功率IGBT來(lái)生成指令電流，從而補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波，達(dá)到使電網(wǎng)諧波滿足電能質(zhì)量指標(biāo)的目的。

進(jìn)一步，所述有源電力濾波器包括在電網(wǎng)電流一側(cè)依次串聯(lián)指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路；

所述指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路均由霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊、DSP控制器組成；

所述霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器分別通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊和DSP控制器相連；DSP控制器用來(lái)執(zhí)行在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法，產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制大功率IGBT開(kāi)通關(guān)斷。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)電路主要包括型號(hào)為M57962L的主控制芯片，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)PWM控制信號(hào)的隔離和放大，直接地驅(qū)動(dòng)100A/1200V以內(nèi)的IGBT。

進(jìn)一步，所述主電路模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)四橋臂的PWM變換器，由8個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管組成，每相橋臂有上下兩個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管，直流側(cè)是由一個(gè)直流電容構(gòu)成。

進(jìn)一步，所述主電路模塊的容量選為10KVA；直流側(cè)的電容電壓容量選為600μF；它的大功率開(kāi)關(guān)器件IGBT選型為額定電流為50A，額定電壓為1200V的IGBT，即型號(hào)是BSM50GB120DLC。

本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1)所述這種基于在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法的四線制有源電力濾波器由依次串聯(lián)指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路組成，其中主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)三相四橋臂的PWM變換器，作為一種三相四線變換器拓?fù)湫问?，三相四橋臂變換器通過(guò)附加的第四橋臂提供了零序電流通路，可應(yīng)對(duì)不平衡負(fù)載或不平衡電網(wǎng)的需要。與傳統(tǒng)的三相四線變換器，尤其是工頻變壓器隔離的三相四線變換器相比，三相四橋臂變換器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低等突出優(yōu)點(diǎn)。

2)由于增加了一個(gè)橋臂，并且輸出的負(fù)載可能不對(duì)稱，不再滿足Xa+Xb+Xc＝0,與傳統(tǒng)的二維空間矢量條件不符，空間矢量不在一個(gè)平面內(nèi)，需將二維空間矢量擴(kuò)展為三維空間矢量就可解決問(wèn)題，參考電壓矢量的軌跡由二維空間增加到三維空間，及三維空間矢量PWM控制，該控制方法容易實(shí)現(xiàn)變換器實(shí)時(shí)控制、直流利用率高，同時(shí)這種控制思想也便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，且通過(guò)對(duì)零矢量的合理控制可以降低諧波含量或降低開(kāi)關(guān)損耗。

3)在主電路調(diào)制算法環(huán)節(jié)這里提出了在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)四橋臂主電路的PWM的控制。相比于現(xiàn)有的在α-β-γ坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法，這里采用的靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法不需要矩陣變換，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程；更便于理解，且開(kāi)關(guān)矢量的位置更加清晰；判斷參考電壓矢量位置時(shí)，有統(tǒng)一的RP計(jì)算公式；且每個(gè)基本電壓參考矢量的坐標(biāo)都是由0、1、-1構(gòu)成，省去了很多根號(hào)計(jì)算，有利于其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。

4)在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)都是三相不平衡系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的p-q,ip-iq,d-q檢測(cè)法忽略了零序電流，從而產(chǎn)生零序諧波泄露誤差。這里基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的基本原理采用dq0諧波檢測(cè)算法，精確地檢測(cè)出電流諧波，給出準(zhǔn)確的電流指令信號(hào)。

采用MATLAB7.0在Simulink環(huán)境中搭建了三相四線制有源電力濾波器的仿真系統(tǒng)，并且把在靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法應(yīng)用于整個(gè)有源電力濾波器系統(tǒng)的模型，由仿真結(jié)果可以看出這種調(diào)制算法可以取得了很好的效果。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明提出的一個(gè)三相四線制有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為dq0檢測(cè)算法的原理框圖；

圖3為本發(fā)明提出的四橋臂變流器拓?fù)洌?/p>

圖4為本發(fā)明提出的四橋臂逆變器在a-b-c坐標(biāo)系下的開(kāi)關(guān)矢量；

圖5為本發(fā)明提出的二十四個(gè)空間四面體分割；

圖6為本發(fā)明提出的對(duì)稱序列方式的中心對(duì)稱開(kāi)關(guān)信號(hào)圖；

圖7為本發(fā)明提出的三相四橋臂拓?fù)浞抡婺Ｐ蛨D；

圖8為本發(fā)明提出的靜止坐標(biāo)下的三維空間矢量調(diào)制算法的仿真模塊圖；

圖9為本發(fā)明提出的參考矢量所在四面體的判斷的仿真；

圖10為本發(fā)明提出的四個(gè)橋臂的控制波形仿真圖；(a)A橋臂的控制波形；(b)B橋臂的控制波形；(c)C橋臂的控制波形；(d)F橋臂的控制波形；

圖11為本發(fā)明提出的在靜止坐標(biāo)系下三維空間矢量調(diào)制算法的補(bǔ)償電流前后對(duì)比圖； 其中(a)為補(bǔ)償前的電網(wǎng)電流；(b)為補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流；

圖12為指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

諧波電流dq0檢測(cè)方法的原理如圖2所示。其中輸入負(fù)載電流信號(hào)表示為i_La、i_Lb、i_Lc。又可以寫(xiě)成各次頻率的正序分量與負(fù)序分量相加的形式。其中I⁺_k表示k次電流正序分量的幅值；I^-_k表示k次電流負(fù)序分量的幅值。同樣代表的是k次電流分量的正序和負(fù)序相位角。

dq0坐標(biāo)變換是指以n(±1，±2，±3)倍的基波正序分量角度進(jìn)行的坐標(biāo)變換。經(jīng)過(guò)dq變換后，當(dāng)n取k次時(shí)，再經(jīng)過(guò)LPF就可以得到k次的直流信號(hào)當(dāng)滿足條件n＞0時(shí)，此時(shí)k次諧波經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的正序分量就變?yōu)橹绷鞣至?；同理，?dāng)滿足條件n＜0時(shí)，此時(shí)—k次諧波經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的負(fù)序分量就變?yōu)橹绷鞣至?。再通過(guò)LPF就可以獲得相應(yīng)次諧波的各序分量。

從圖可以看到，輸入三相負(fù)載電流信號(hào)分別以ωt、-ωt的角度進(jìn)行dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換。其中基波正序分量經(jīng)過(guò)ωt旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后變?yōu)橹绷鞣至?；而基波?fù)序分量經(jīng)過(guò)-ωt旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后同樣也變?yōu)橹绷餍盘?hào)。通過(guò)這種方法得到的直流分量再經(jīng)過(guò)LPF分別獲得正序基波分量以及負(fù)序基波分量。前者與負(fù)荷電流直接相減就可以得到基波負(fù)序分量和諧波分量。后者則需要將其轉(zhuǎn)換到相同的坐標(biāo)系，做差得到除去基波負(fù)序的所有次諧波分量。

如圖1所示，為本發(fā)明提出的一個(gè)三相四線制有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。包括在電網(wǎng)電流一側(cè)依次串聯(lián)指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路；所述指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路包括霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊、DSP控制器；所述霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器分別通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、AD7656模塊和DSP控制器相連；DSP控制器用來(lái)執(zhí)行在靜止坐標(biāo)系下的三維 空間矢量調(diào)制算法，產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制大功率IGBT開(kāi)通關(guān)斷。所述驅(qū)動(dòng)電路主要包括型號(hào)為M57962L的主控制芯片，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM控制信號(hào)的隔離和放大，直接地驅(qū)動(dòng)100A/1200V以內(nèi)的IGBT。所述主電路變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖3，它是一個(gè)四橋臂結(jié)構(gòu)，由8個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管組成，每相橋臂有上下兩個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管，直流側(cè)是由一個(gè)直流電容構(gòu)成。它的容量選為10KVA；直流側(cè)的電容電壓容量選為600μF；它的大功率開(kāi)關(guān)器件IGBT選型為額定電流為50A，額定電壓為1200V的IGBT，即型號(hào)是BSM50GB120DLC。

上述DSP控制器中將完成以下在靜止坐標(biāo)系下四橋臂APF的三維空間矢量調(diào)制算法，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建有源電力濾波器，通過(guò)霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器分別獲得電網(wǎng)的電壓e_a，e_b，e_c和負(fù)載電流i_a,i_b,i_c的值；

步驟2，經(jīng)過(guò)三相四線制系統(tǒng)的dq0諧波電流檢測(cè)算法得出諧波電流指令信號(hào)，再通過(guò)PR跟蹤電流控制策略得出參考電壓指令在三維空間的矢量坐標(biāo)，即V_aref、V_bref、V_cref的數(shù)值；

步驟3，這里定義：

步驟4，根據(jù)步驟3的定義，計(jì)算出RP的數(shù)值，可以發(fā)現(xiàn)，RP共有24個(gè)數(shù)值，且每個(gè)求出的數(shù)值對(duì)應(yīng)不同的空間四面體的基本參考電壓矢量，見(jiàn)表格；

表RP對(duì)應(yīng)的非零開(kāi)關(guān)電壓矢量

表格RP對(duì)應(yīng)的非零開(kāi)關(guān)電壓矢量文字表述如下:

1)當(dāng)RP＝1時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V12；

2)當(dāng)RP＝5時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V12；

3)當(dāng)RP＝7時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V12；

4)當(dāng)RP＝8時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V8；

5)當(dāng)RP＝9時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V14；

6)當(dāng)RP＝13時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V14；

7)當(dāng)RP＝14時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V14；

8)當(dāng)RP＝16時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V8；

9)當(dāng)RP＝17時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V12；

10)當(dāng)RP＝19時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V12；

11)當(dāng)RP＝23時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V12；

12)當(dāng)RP＝24時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V8；

13)當(dāng)RP＝41時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V14；

14)當(dāng)RP＝42時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V14；

15)當(dāng)RP＝46時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V14；

16)當(dāng)RP＝48時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V8；

17)當(dāng)RP＝49時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V15；

18)當(dāng)RP＝51時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V15；

19)當(dāng)RP＝52時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V15；

20)當(dāng)RP＝56時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V8；

21)當(dāng)RP＝57時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V15；

22)當(dāng)RP＝58時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V15；

23)當(dāng)RP＝60時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V15；

24)當(dāng)RP＝64時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V8。

步驟5，根據(jù)步驟4所確定的基本參考電壓矢量后，按照安秒平衡原則，開(kāi)始求取每個(gè)基本參考矢量所對(duì)應(yīng)的占空比，見(jiàn)表格；

表RP相對(duì)應(yīng)的占空比

表格RP相對(duì)應(yīng)的占空比文字表述如下:

1)當(dāng)RP＝1時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_cref、d2＝-V_bref+V_cref、d3＝-V_aref+V_bref。

2)當(dāng)RP＝5時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_cref、d2＝-V_bref、d3＝-V_aref+V_bref。

3)當(dāng)RP＝7時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref+V_cref、d2＝V_bref、d3＝-V_aref。

4)當(dāng)RP＝8時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V4、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref+V_cref、d2＝-V_aref+V_bref、d3＝V_aref。

5)當(dāng)RP＝9時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V10、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_cref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝V_aref-V_bref。

6)當(dāng)RP＝13時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V10、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_cref、d2＝-V_aref、d3＝V_aref-V_bref。

7)當(dāng)RP＝14時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_cref、d2＝V_aref、d3＝-V_bref。

8)當(dāng)RP＝16時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V2、Vd2＝V6、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_cref、d2＝V_aref-V_bref、d3＝V_bref。

9)當(dāng)RP＝17時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref、d2＝V_bref-V_cref、d3＝-V_aref+V_cref。

10)當(dāng)RP＝19時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref、d2＝-V_cref、d3＝-V_aref+V_cref。

11)當(dāng)RP＝23時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V12。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref-V_cref、d2＝V_cref、d3＝-V_aref。

12)當(dāng)RP＝24時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V4、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref-V_cref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝V_aref。

13)當(dāng)RP＝41時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref、d2＝-V_aref+V_cref、d3＝-V_bref+V_cref。

14)當(dāng)RP＝42時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref、d2＝-V_aref、d3＝-V_bref。

15)當(dāng)RP＝46時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V14。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_cref、d2＝V_aref、d3＝V_bref。

16)當(dāng)RP＝48時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V6、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_cref、d2＝-V_bref+V_cref、d3＝V_aref-V_cref。

17)當(dāng)RP＝49時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V11、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_bref、d2＝-V_aref+V_bref、d3＝V_aref-V_cref。

18)當(dāng)RP＝51時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V11、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_bref、d2＝-V_aref、d3＝V_aref。

19)當(dāng)RP＝52時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_bref、d2＝V_aref、d3＝-V_cref。

20)當(dāng)RP＝56時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V3、Vd2＝V7、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref+V_bref、d2＝V_aref-V_cref、d3＝V_cref。

21)當(dāng)RP＝57時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V9、Vd2＝V13、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝-V_aref、d2＝V_aref-V_bref、d3＝V_bref-V_cref。

22)當(dāng)RP＝58時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V13、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref、d2＝-V_bref、d3＝V_bref-V_cref。

23)當(dāng)RP＝60時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_bref、d2＝V_bref、d3＝-V_cref。

24)當(dāng)RP＝64時(shí)，選取的基本參考電壓矢量Vd1＝V5、Vd2＝V7、Vd3＝V8。此時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)基本參考電壓矢量的占空比d1＝V_aref-V_bref、d2＝V_bref-V_cref、d3＝V_cref。

步驟6，確定基本參考開(kāi)關(guān)矢量的占空比后，只要選擇了基本開(kāi)關(guān)矢量的排列順序，就可以對(duì)其進(jìn)行DSP編程。這里選用的是中心對(duì)稱的排列方式。

步驟7，根據(jù)步驟6產(chǎn)生的DSP控制脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路單元驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂上的大功率IGBT來(lái)生成指令電流，從而補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波。達(dá)到使電網(wǎng)諧波滿足電能質(zhì)量指標(biāo)的目的。

本發(fā)明一種在靜止坐標(biāo)系下四橋臂APF的三維空間矢量調(diào)制算法如圖4所示，其主要原理如下：

1)三維空間的開(kāi)關(guān)矢量

在定義空間基本開(kāi)關(guān)矢量時(shí)，這里我們令每個(gè)橋臂上側(cè)橋臂開(kāi)通、下側(cè)橋臂關(guān)斷為1，與之對(duì)應(yīng)的相反的為0。于是就能獲得包含2個(gè)零開(kāi)關(guān)矢量(V1,V16)和14個(gè)非零開(kāi)關(guān)矢量(V2到V15)，A、B、C、F四個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)分別表示為S_a、S_b、S_c、S_f；空間電壓矢量可以寫(xiě)成V_af、V_bf、V_cf；16個(gè)基本合成矢量用V1到V16表示。以下表中的第4個(gè)狀態(tài)為例，此時(shí)的S_a、S_b、S_c、S_f的值分別為0、1、1、0；相應(yīng)地推算出V_af、V_bf、V_cf分別為0、1、1；代表a橋臂上管關(guān)斷，下管導(dǎo)通；b、c橋臂上管導(dǎo)通，下管關(guān)斷。且第4狀態(tài)的電壓矢量位于a-b-c坐標(biāo)系下(0，1，1)處。

四橋臂逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)表

把表中16個(gè)基本電壓狀態(tài)在a-b-c坐標(biāo)系下畫(huà)成三維空間矢量圖就可以得到一個(gè)空間十二面體。這十六個(gè)基本開(kāi)關(guān)狀態(tài)所圍成的每個(gè)立方體的邊長(zhǎng)為1。且從V1到V8分布在這個(gè)多面體V_c軸正的區(qū)域。V9到V16分布在多面體的V_c軸負(fù)的區(qū)域。在圍成空間的十二面體中，Va＝±1,Vb＝±1,Vc＝±1這六個(gè)平面與坐標(biāo)軸平行。并且Va-Vb＝±1,Vb-Vc＝±1,Va-Vc＝±1這六個(gè)平面與坐標(biāo)軸的夾角為45度。因而可以通過(guò)參考電壓矢量與這六個(gè)平面的位置來(lái)判斷其空間軌跡。如圖4所示。

2)開(kāi)關(guān)矢量的選擇

通過(guò)圖能看到，可以用平面Va＝0、Vb＝0、Vc＝0和Va-Vb＝0、Vb-Vc＝0、Va-Vc＝0這六個(gè)平面將控制區(qū)域劃分成如圖5所示的二十四個(gè)空間四面體。

如上圖所示，加粗的部分為被分割的空間四面體。且任意空間四面體都是由三個(gè)基本矢量和兩個(gè)零矢量合成。由于是用平面Va＝0、Vb＝0、Vc＝0和Va-Vb＝0、Vb-Vc＝0、Va-Vc＝0對(duì)空間十二面體進(jìn)行劃分，因此可以用它們的關(guān)系來(lái)判斷給定參考電壓矢量的位置。例如：參考電壓矢量在a-b-c坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(Va，Vb，Vc，)并且滿足Va＜0、Vb＜0、Vc＜0、Va-Vb＜0、Va-Vb＜0、Vb-Vc＜0、Va-Vc＜0的條件，對(duì)照?qǐng)D可以看到它在V9、V10、V12所構(gòu)成的空間四面體內(nèi)。

為了簡(jiǎn)化判斷，做如下的定義：

V_aref、V_bref、V_cref為標(biāo)準(zhǔn)化的參考電壓矢量?？紤]到參考電壓矢量在空間十二面體分布，k1、k2、k3、k4、k5、k6要么是0，要么是1。定義：

通過(guò)計(jì)算得出，RP共有24個(gè)值，且不同的RP對(duì)應(yīng)不同的空間四面體。一旦給定的參考電壓矢量分布區(qū)域確定了，RP的值可以根據(jù)公式(7)求出來(lái)，用來(lái)合成它的三個(gè)基本開(kāi)關(guān)電壓矢量也就確定了。我們把得出的24種情況歸納在下面表格里。

RP對(duì)應(yīng)的非零開(kāi)關(guān)電壓矢量

從上面表格發(fā)現(xiàn)，一旦確定了參考電壓矢量的位置，就能方便地查找表格對(duì)應(yīng)找出它所在四面體的基本開(kāi)關(guān)電壓矢量。而在α-β-γ坐標(biāo)系下，則需要把開(kāi)關(guān)電壓矢量轉(zhuǎn)化到α-β-γ坐標(biāo)系后，再完成對(duì)空間所在區(qū)域的基本開(kāi)關(guān)矢量的判斷，這個(gè)過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜。相比之下，在a-b-c坐標(biāo)系下進(jìn)行開(kāi)關(guān)電壓矢量的判斷要比在α-β-γ坐標(biāo)系下簡(jiǎn)單許多。

3)開(kāi)關(guān)占空比的計(jì)算

判斷出參考電壓矢量所在四面體的三個(gè)非零矢量以及兩個(gè)零矢量后。用這五個(gè)開(kāi)關(guān)矢量模擬合成給定參考電壓矢量。根據(jù)安秒平衡原則，每一時(shí)刻參考電壓矢量的值都等于基本開(kāi)關(guān)電壓矢量乘以各自所占的占空比后的和。具體求法如下式所示。

d0＝1-d1-d2-d3 (11)

式中V_ref是參考電壓矢量。Vd1、Vd2、Vd3則代表三個(gè)非零開(kāi)關(guān)電壓矢量。Vd0則是零電壓矢量，可以是[1111]或者[0000]中的任一個(gè)，也可以是它們的組合。d0表示零開(kāi)關(guān)矢量對(duì)應(yīng)的占空比，d1、d2、d3則為固定采樣周期內(nèi)合成的非零矢量分別對(duì)應(yīng)的占空比。這里以RP＝5的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。在RP＝5時(shí)，用來(lái)合成的開(kāi)關(guān)電壓矢量為V2、V9、V12，(V9＝[0，0，1]，V10＝[-1，-1，0]，V12＝[-1，0，0])，根據(jù)公式(10)得：

繼續(xù)整理得：

同理，當(dāng)RP取不同值時(shí)，應(yīng)用類似方法就求出基本開(kāi)關(guān)矢量對(duì)應(yīng)的占空比。它們的數(shù)值是參考電壓矢量的一些簡(jiǎn)單的代數(shù)加減法組合。歸納如下表所示。

從表格可以發(fā)現(xiàn)：不同RP值下的非零開(kāi)關(guān)矢量和在各自矢量下的占空比一目了然。而在α-β-γ坐標(biāo)系下的占空比計(jì)算相比之下更加復(fù)雜，矩陣變換后V_α、V_β、V_γ的系數(shù)矩陣往往帶有很多根號(hào)，是些無(wú)理數(shù)，在空間矢量調(diào)制的數(shù)字化時(shí)經(jīng)常取些近似值。這嚴(yán)重妨礙了其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。

RP相對(duì)應(yīng)的占空比

4)開(kāi)關(guān)矢量的排列方式

已知基本電壓矢量對(duì)應(yīng)的占空比之后，接著就要確定基本開(kāi)關(guān)矢量的排列順序。由于應(yīng)用不一樣的零矢量以及不同的電壓矢量的排列順序，得到的功率管開(kāi)關(guān)狀態(tài)也不同。本文擬采用的是在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期插入一種零矢量，且開(kāi)關(guān)矢量用中心對(duì)稱排序方式。

這里用RP＝14為例來(lái)說(shuō)明在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)關(guān)的排列方式。這時(shí)RP對(duì)應(yīng)的基本電壓矢量為V2、V6、V14，取插入的零矢量為[0000]，采用中心對(duì)稱排列方式。它的開(kāi)關(guān)排列如下圖。這種排列方式可以使每相的功率管在一個(gè)控制周期內(nèi)只開(kāi)關(guān)一次從而減少開(kāi)關(guān)損耗。與前面描述一致，這里Sa、Sb、Sc、Sf表示四橋臂拓?fù)渲懈鱾€(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。0表示上管開(kāi)通，下管關(guān)斷；1表示則相反。這里，Vd0、Vd1、Vd2、Vd3表示零開(kāi)關(guān)矢量和三個(gè)非零開(kāi)關(guān)電壓矢量，d₀、d₁、d₂、d₃則為相對(duì)應(yīng)的占空比。如圖6所示。

圖7是為了驗(yàn)證本發(fā)明所選擇的四橋臂拓?fù)涞目尚行砸约办o止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法正確性。應(yīng)用MATLAB的仿真環(huán)境對(duì)模型進(jìn)行了搭建。該主電路部分主要包括空間矢量調(diào)制算法電路、直流側(cè)的電壓電源、4個(gè)橋臂共8個(gè)IGBT大功率器件以及與之相連的支路電感電阻等元器件。

圖8是本發(fā)明提出的靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法模型。根據(jù)原理，首先檢測(cè)到電流信號(hào)取相反值對(duì)應(yīng)到補(bǔ)償?shù)目臻g電壓矢量。通過(guò)公式得到RP數(shù)值，再根據(jù)其值判斷參考矢量所在四面體，從而確定基本合成矢量。

圖9是本發(fā)明提出的參考矢量所在四面體的判斷的仿真結(jié)果。如圖所示，是所在四面體的仿真結(jié)果。由于一共有24個(gè)四面體，所以數(shù)值范圍在1到24之間變換。

圖10是本發(fā)明提出的四個(gè)橋臂的控制波形仿真圖。由計(jì)算出的占空比和開(kāi)關(guān)矢量的排列方式推算出各開(kāi)關(guān)管的控制時(shí)間，從而產(chǎn)生各個(gè)橋臂的控制波形仿真結(jié)果。

圖11是本發(fā)明提出的靜止坐標(biāo)系下的三維空間矢量調(diào)制算法下的補(bǔ)償電流前后對(duì)比圖，橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表電流的幅值。在圖中可以看出補(bǔ)償前三相不平衡負(fù)載下的電流，由于負(fù)載不平衡且非線性，所以所測(cè)得的電流波形呈馬鞍波，且三相幅值不等，有高有低。而當(dāng)系統(tǒng)投入具有改進(jìn)算法的有源電力濾波器時(shí)，三相電流呈標(biāo)準(zhǔn)正弦波，而且三相對(duì)稱，幅值相等，可知電流得到了很好的補(bǔ)償。

有源電力濾波器主要由指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和必要的保護(hù)及輔助電路組成，其中電流跟蹤控制部分，驅(qū)動(dòng)電路和主電路構(gòu)成補(bǔ)償電流發(fā)生電路。指令電流運(yùn)算電路的作用是根據(jù)有源電力濾波器的補(bǔ)償目的得出需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏髦噶钚盘?hào)，它的核心是實(shí)時(shí)的精確的檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象中的諧波和無(wú)功電流分量或有功電流分量。電流跟蹤控制部分是補(bǔ)償電流發(fā)生電路中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它的作用是根據(jù)指令電流信號(hào)和實(shí)際補(bǔ)償電流之間的相互關(guān)系，得出控制主電路各個(gè)器件通斷的PWM信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路里面驅(qū)動(dòng)芯片一般采用芯片m57962L,他的作用是把DSP的正負(fù)5v信號(hào)轉(zhuǎn)換成+15和-10，驅(qū)動(dòng)IGBT的信號(hào)?？刂频慕Y(jié)果是保證有源電力濾波器輸出電流跟蹤指令信號(hào)的變化。主電路的作用是直接輸出實(shí)際的補(bǔ)償電流。它的指令電流運(yùn)算電路、電流跟蹤控制電路原理見(jiàn)圖12。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。