交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法。它采用两个逆变桥并联工作，两个逆变桥均采用滞环跟踪控制方法驱动，对应的两组滞环比较单元跟踪相同的指令信号，但输出驱动脉冲的相位彼此交错１８０度。两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中，对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的，并联后相互叠加，输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍；而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的高频纹波电流分量是近似等幅反相的，可相互抵消，从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。可使直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的４６％左右，使电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到综合改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法，尤其涉及一种用于对电 力系统中的谐波电流和无功电流进行主动跟踪补偿的交错滞环跟踪补偿电流发生器及其 控制方法。
技术介绍
采用现代电力电子技术对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动补偿，是近 年来发展起来的柔性输电技术(FACTS)和用户电力技术(D-FACTS)中的重要内容。例如有 源电力滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATC0M)等，都属于采用现代电力电子技术制造 的补偿电流发生器。为了取得高效率、高速度的效果，这类补偿电流发生器常采用滞环跟踪方法或PWM 调制方法产生所需的快速变化的高强度补偿电流。由于滞环跟踪方法的电流跟踪速度明显 优于载波频率固定的PWM调制方法，因此在诸如有源电力滤波器等要求补偿电流具备高速 跟踪谐波变化的应用场合，采用滞环跟踪方法可以取得更优良的技术性能。滞环跟踪方法 是将补偿电流发生器的输出电流瞬时值、与指令信号4进行比较，如果、< (is - δ), 则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器线性增大输出电流i。；如果i。> (is + S)，则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器的作用线性减小输出 电流、。其中δ为预先设定的滞环跟踪误差限，是一个适当小的常量。如此，补偿电流发 生器的输出电流瞬时值、将会在is± δ的范围内跟踪is的变化，产生所需的补偿电流。公知的滞环跟踪补偿电流发生器存在以下不足1)公知的滞环跟踪补偿电流发生器产生的补偿电流中含有较高强度纹波电流，导致电 磁干扰。若要降低纹波电流水平，则需要采用较小的δ值，但这会增加逆变桥的开关频率， 导致损耗增大，并且开关频率受半导体功率器件开关速度限制，不可能过分提高；如果采用 电感量较大的输出电感器，可以降低逆变桥的开关频率，但会限制输出电流的最大变化率， 影响跟踪补偿速度和效果，同时会增加电感器的体积、重量和成本。因此需要在几个限制因 素中进行折中选择，导致对补偿电流发生器技术性能的限制。2)补偿电流发生器工作时，其逆变桥的直流回路中也存在较大纹波电流，导致直 流母线电压波动，并在直流母线电容器中产生较大损耗。为保证装置正常工作，需要较大的 直流母线电容器，增加了装置的体积、重量和成本。3)采用两个逆变桥交错驱动方法可有效降低输出纹波电流和直流回路中的纹波 电流，但公知的交错驱动方法仅适应于逆变桥开关频率固定的PWM调制方式，而对于滞环 跟踪补偿电流发生器，因逆变桥的开关频率和相位都是不断变化的，无法采用公知技术实 现两个逆变桥的交错驱动。专利申请200910019887《交错驱动PWM补偿电流发生器及其控制方法》公开了一 种通过载波相位交错实现对两个逆变桥交错驱动，从而使相互并联的两个逆变桥的输出电流纹波相位交错抵消的装置和控制方法，可显著提高采用固定开关频率PWM调制方式的补 偿电流发生器的技术性能。但是，该方法仅适用于开关频率固定的PWM调制方式。在有源 电力滤波器等应用领域，要求补偿电流能够以尽可能高的速度跟踪被补偿线路中的谐波电 流变化，采用滞环跟踪调制方式可以取得比开关频率固定的PWM调制方式更快的电流跟踪 速度，从而获得更好的技术性能。而专利申请200910019887公开的方法不能适用于开关频 率不断变化的滞环跟踪调制方式，制约了采用滞环跟踪调制方式的补偿电流发生器技术性 能的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了改善公知滞环跟踪补偿电流发生器存在的上述不足，提供 一种，它能够实现两个滞环跟踪逆变桥的并联 锁相交错运行，从而可以采用较低的开关频率和较小的输出电感器，取得比公知技术方法 显著降低的输出纹波电流，同时直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46% 左右，使滞环跟踪补偿电流发生器的电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指 标得到进一步的综合改善。为实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，它主要由直流母线电容器(1)、逆变桥I (2)、逆 变桥II (3)、电感器I (4)、电感器II (5)、驱动电路I (6)、驱动电路II (7)、滞环比较单元 I 一 111(8、9、10)、鉴相单元 I 一 111(11、12、13)、反相单元 I 一 111(14、15、16)、滞环比较单 元1乂一/1(17、18、19)、电流检测单元1 (20)、电流检测单元II (21)、电流互感器组I 一III (22、23、24)、运算与控制单元(25)构成；其中，逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的直流母线并 联在一起，与共用的直流母线电容器(1)连接；逆变桥I (2)的逆变输出端接电感器I (4) 的输入端，逆变桥II (3)的逆变输出端接电感器II (5)的输入端；电感器I (4)和电感器II (5)的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥I (2)的控制端与驱动电路I (6)的 对应驱动输出端连接，逆变桥II (3)的控制端与驱动电路II (7)的对应驱动输出端连接；驱 动电路I (6)的输入端与滞环比较单元I 一III(8、9、10)的输出端连接，驱动电路II (7)的 输入端与滞环比较单元1乂一/1(17、18、19)的输出端连接；滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10) 的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号输出端；滞环比较单元 I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元I (20)的三相电流检测输出 端；滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元I 一 111(11、 12,13)的输出端；滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各指令信号输入端分别接运算与控 制单元(25)的三相指令信号输出端；滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各反馈信号输入 端分别接电流检测单元II (21)的三相电流检测输出端；滞环比较单元IV — VI(17、18、19) 的各滞环控制信号输入端分别接反相单元I 一III(14、15、16)的输出端；反相单元I 一III (14、15、16)的各输入端分别接鉴相单元I —ΙΙΙ(11、12、13)的输出端；鉴相单元I (11)的 两个输入端分别接滞环比较单元I (8)和滞环比较单元IV (17)的输出端；鉴相单元II (12) 的两个输入端分别接滞环比较单元II (9)和滞环比较单元V (18)的输出端；鉴相单元III (13)的两个输入端分别接滞环比较单元III(IO)和滞环比较单元VK19)的输出端；电流检测单元I (20)的三组输入端分别接电流互感器组I (22)中三个电流互感器的二次侧，电 流互感器组I (22)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥I (2)的三相逆变输出 回路中；电流检测单元II (21)的三组输入端分别接电流互感器组II (23)中三个电流互感 器的二次侧，电流互感器组II (23)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥II (3)的 三相逆变输出回路中；运算与控制单元(25)的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流 互感器组111(24)的二次侧；电流互感器组III本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是，它主要由直流母线电容器（１）、逆变桥Ⅰ（２）、逆变桥Ⅱ（３）、电感器Ⅰ（４）、电感器Ⅱ（５）、驱动电路Ⅰ（６）、驱动电路Ⅱ（７）、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（８、９、１０）、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（１１、１２、１３）、反相单元Ⅰ－Ⅲ（１４、１５、１６）、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（１７、１８、１９）、电流检测单元Ⅰ（２０）、电流检测单元Ⅱ（２１）、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ（２２、２３、２４）、运算与控制单元（２５）构成；其中，逆变桥Ⅰ（２）和逆变桥Ⅱ（３）的直流母Ⅲ（２４）的二次侧；电流互感器组Ⅲ（２４）的一次侧串联在被补偿电力线路中。线并联在一起，与共用的直流母线电容器（１）连接；逆变桥Ⅰ（２）的逆变输出端接电感器Ⅰ（４）的输入端，逆变桥Ⅱ（３）的逆变输出端接电感器Ⅱ（５）的输入端；电感器Ⅰ（４）和电感器Ⅱ（５）的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ（２）的控制端与驱动电路Ⅰ（６）的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ（３）的控制端与驱动电路Ⅱ（７）的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ（６）的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（８、９、１０）的输出端连接，驱动电路Ⅱ（７）的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（１７、１８、１９）的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（８、９、１０）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（２５）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（８、９、１０）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ（２０）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（８、９、１０）的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（１１、１２、１３）的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（１７、１８、１９）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（２５）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（１７、１８、１９）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ（２１）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（１７、１８、１９）的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ（１４、１５、１６）的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ（１４、１５、１６）的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（１１、１２、１３）的输出端；鉴相单元Ⅰ（１１）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ（８）和滞环比较单元Ⅳ（１７）的输出端；鉴相单元Ⅱ（１２）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ（９）和滞环比较单元Ⅴ（１８）的输出端；鉴相单元Ⅲ（１３）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ（１０）和滞环比较单元Ⅵ（１９）的输出端；...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建明，王德涛，葛方甫，
申请(专利权)人：山东山大华天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]