一種減小三電平并聯型有源電力濾波器死區(qū)效應的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力電子裝置控制技術領域，具體設及一種基于電流區(qū)間判斷的死區(qū) 效應削弱法，特別適合S電平并聯型有源電力濾波器(APF)的諧波補償性能優(yōu)化。
【背景技術】
[0002] 隨著電網諧波問題的日益嚴重，作為補償諧波及無功的APF得到了迅速發(fā)展，在 工業(yè)生產中尤其在高壓大功率交流電機變頻調速領域，S電平并聯型APF是較為理想的諧 波補償裝置。但是，由于實際的電力電子開關器件存在一定的導通和關斷時間，為防止直通 現象的發(fā)生，通常會在各開關管導通前加入一段死區(qū)時間。死區(qū)時間的加入會造成驅動脈 沖變窄甚至消失(上升和下降沿重疊)，從而對APF的諧波補償性能造成嚴重的影響，因此必 須采用相應的措施對死區(qū)效應進行削弱。
[000引為了減小死區(qū)效應對APF諧波補償性能的影響，現有技術主要通過檢測諧波電流 極性來對開關管的通斷時間或者載波進行修正，W達到死區(qū)效應補償的目的，并且是在假 設電平不變的前提下分析電流極性突變來提出死區(qū)效應補償策略。事實上，電流極性的突 變可能發(fā)生在任意時刻，其中，當電流極性突變與該相電壓狀態(tài)變化同時、同向進行時，仍 存在直通的可能。因此，現有技術對死區(qū)效應的補償是有限制的，并且對電流極性的檢測 精度要求較高，各開關管的通斷較為頻繁，另外，基于電流極性判斷的死區(qū)效應補償方法對 APF的控制策略依賴性較大，延時較長且不具有通用性。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對采用NPC(Neutral Point Clamped,中點錯 位）型功率電路的S電平并聯型APF存在的死區(qū)效應和現有技術對該死區(qū)效應補償效果的 不足，提供一種用于減小死區(qū)效應的方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種減小S電平并聯型有源電力濾波器死區(qū)效應的 方法，所述的S電平并聯型（APF)為采用NPC型功率電路的S電平并聯型APF，按照如下的 步驟進行： 步驟一、確定緩沖時間根據S電平并聯型APF功率電路所采用的電力電子器件確 定緩沖時間L，L= (T。ff-T。。）Xk，其中T。。、T。ff分別為所用電力電子器件的開通時間和關斷 時間，1. 1《k《1.3為安全系數； 步驟二、獲取理想諧波補償電流波形i。。,;通過仿真獲取S電平并聯型APF理想控制模 式下的諧波補償電流波形ieto(x=a, b, C，分別對應a, b, C S相，下文同）； 步驟S、確定邊界電流i,;在步驟二所獲取的諧波補償電流波形i中，選擇電流斜率 最大的過零點，讀取該過零點前后IV2時刻的電流值，絕對值較大者即為邊界電流i,; 步驟四、設置電流區(qū)間；在步驟S的基礎上規(guī)定區(qū)間（i,，+ -)為P區(qū)，區(qū)間[0，ij為 緩沖P區(qū)，區(qū)間[-i,，0)為緩沖N區(qū)，區(qū)間為N區(qū)； 步驟五、確定修正向量Ey;根據指令電流i c/ (X=a, b, C，分別對應a, b, C S相）所在電 流區(qū)間，確定用于修正輸出信號的修正向量E, (x=a，b，c，分別對應a, b，c S相）：當i。/之 值落在P區(qū)時，Ex=[l，l，0,0];當C之值落在緩沖P區(qū)時，Ex=[l，0,0,0];當C之值落 在緩沖N區(qū)時，Ex=[0,0,0, 1];當C之值落在N區(qū)時，Ex=[0,0, 1，1]; 步驟六、生成輸出指令向量Dy;將不設死區(qū)而得到的用于驅動電力電子開關器件的理 想指令向量F,(x=a，b，C，分別對應a, b，C S相）與步驟五得到的修正向量E,按位相"與"， 得到最終驅動電力電子開關器件的輸出指令向量D, (x=a，b，C，分別對應a, b，C S相）。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是首先，本發(fā)明提供的方法避免了當補償電流極性突變與該相 電壓狀態(tài)變化同時、同向進行時直通故障的發(fā)生；其次，本發(fā)明在有效減小死區(qū)效應的同 時，省去了不必要的開關動作，從而大大減少了開關器件的開關次數及開通時間，減少了開 關損耗和干擾、延長了電力電子器件壽命；再次，本發(fā)明通過設置電流區(qū)間克服了因電流流 向檢測不精確而引發(fā)的控制信號錯誤及輸出電流崎變；該方法操作簡單、易于實現，且不依 賴于APF所采用的控制策略，具有通用性，適用于所有采用NPC型功率電路的S電平并聯型 APF的性能優(yōu)化。
【附圖說明】
[0007] 圖1為NPC型S電平并聯型APF的拓撲結構圖； 圖2為現有技術中電流流向突變時發(fā)生直通現象的的驅動脈沖信號波形； (a) iC在0, P電平間轉換； 化）iC在0，N電平間轉換； 圖3為本發(fā)明的邏輯控制流程圖； 圖4為開關管的開關過程波形； 圖5為理想諧波補償電流波形； 圖6為獲取邊界電流ijl理圖； 圖7為電流流向一定時經本發(fā)明修正后的驅動脈沖信號波形； 圖7 (a)為iC在0, P電平間轉換； 圖7化）為iC在0, N電平間轉換； 圖8為電流流向變化時經本發(fā)明修正后的驅動脈沖信號波形； 圖8 (a) iC在0，P電平間轉換； 圖8化）iC在0, N電平間轉換； 圖9為發(fā)明實施前NPC型S電平并聯型APF的補償效果圖； 圖10為發(fā)明實施后NPC型S電平并聯型APF的補償效果圖。
【具體實施方式】
[000引為使本發(fā)明的技術特征及優(yōu)勢更加明了，下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一 步詳細說明。
[0009] 本發(fā)明提供一種減小S電平并聯型APF死區(qū)效應的方法，所述S電平并聯型APF 具體指NPC型S電平并聯型APF，拓撲結構如圖1所示。Qd，9x2,Qx3及Qx4為構成X (X=a，b，C， 分別對應a, b，cS相，下文同）橋臂的四個開關管；X相的理想輸出電壓和實際輸出電壓分 別用iC及U X表示，理想輸出電流及實際輸出電流分別用i及i表示，規(guī)定流出APF的 電流方向為正，流入APF的方向為負；電容Cl、C2將直流側分為立個電平，即正電平P、零電 平0及負電平N。下面將W a相為例加W說明，b、c兩相與a相類同。
[0010] 理想情況下，a橋臂上四個開關管相~Qa4的開關狀態(tài)如表1所示，表中1和0分別 表示開關管處于導通和關斷狀態(tài)。為減小死區(qū)效應對APF諧波補償性能的影響，從控制效 果出發(fā)將各開關管的開關狀態(tài)由表1等效為表2。
[0011] 表1 a橋臂上四個開關管的理想開關狀態(tài)_
表2 a橋臂上四y開關管的有效工作狀態(tài) I I
由表2可知，當iC在0，P電平間轉換時，若電