一种电力系统中性点偏移矢量计算方法技术方案

本发明专利技术公开一种电力系统中性点偏移矢量计算方法，逆变器基于并联有源电力滤波器SAPF，连接在一个共联轴点PCC，用电源构成三相四线制电网；电感器L

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统中性点偏移矢量计算方法


[0001]本专利技术涉及一种电力系统中性点偏移矢量计算方法，尤其是一种具有直流母线电压电容平衡、开关频率固定、逆变器开关损耗低、输出并联有源电力滤波器SAPF电压波形质量好的电力系统中性点偏移矢量计算方法。

技术介绍

[0002]有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它的投入和安全运行是工程取得发电效益的关键和重要保证。有源电力滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
[0003]为了消除这些谐波和零序电流，提高电能质量，采用四桥臂并联，有源电力滤波器通过对谐波电流和零序电流的消除和无功功率补偿，有效解决提高主功率因素问题。四桥臂并联有源电力滤波器的变换器为四级桥臂逆变器；但由于功率半导体的功率处理能力，搭配逆变器会在频繁开关过程中，产生额外损耗，使其无法在高功率领域应用。多个逆变器配合并行时，可解决高功率领域的应用问题。但多逆变器配合并行方案需要搭配三维空间矢量调制计算，现今的中性点偏移矢量计算方法基于三角函数矢量方法，无法满足多逆变器配合并行方案。
[0004]电压矢量对于三电平中性点四桥臂逆变器在不平衡负载下的冗余电压矢量，采用非线性反推控制器控制直流母线电压电容和并联有源电力滤波器SAPF注入电流，并采用同步参考框架理论产生参考电流。提出的新的B3L
‑
3DSVM策略用于三电平中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF的门极开关脉冲产生和直流母线电压电容平衡，具有直流母线电压电容平衡、开关频率固定、逆变器开关损耗低、输出并联有源电力滤波器SAPF电压波形质量好、THDV低、源电流THDI低、中性线电流和无功电源纹波小等优点。由于传统的三级三维支持向量机，改进了三级中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF的运算。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有直流母线电压电容平衡、开关频率固定、逆变器开关损耗低、输出并联有源电力滤波器SAPF电压波形质量好的电力系统中性点偏移矢量计算方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种电力系统中性点偏移矢量计算方法，逆变器基于并联有源电力滤波器SAPF，连接在一个共联轴点PCC，用电源构成三相四线制电网；
[0008]电感器L
s
和电阻器R
s
提供三种单相非线性载荷；三相三电平中性点四桥臂通过L
‑
Rf减小并联有源电力滤波器SAPF注入电流谐波的耦合滤波器i
f123n
；
[0009]三电平中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF控制的变量为三电平中性点四桥臂逆变器在并联有源电力滤波器SAPF中应用的共联轴点PCC电压V
l123
，源电流I
s123n
，负载电
流I
l123n
和直流母线电压电容器U
dc1
和U
dc2
；Ic
1,2
电容器的电流，I
d1,2
逆变器输入电流，I
d0
两个电容器之间中性点电压的输出电流，扩展三电平中性点四桥臂逆变器的概念，该三电平中性点四桥臂逆变器拓扑根据各桥臂F
ij
的开关状态，在输出的三个电压；下表总结了这三个电压等级和对应的开关状态：
[0010][0011]v
jM
为各相到直流母线电容器负点M的输出电压，电压用直流母线电压电容器U
dc1
和U
dc2
及各桥臂的开关状态表示如下：
[0012]v
jM
＝U
dc1
F
1j
+U
dc2
F
2j
，j＝1,2,3,n
[0013]中性输出电压的相位定义为:
[0014]v
jn
＝v
jM
‑
v
nM
[0015]根据各桥臂可能的开关状态组合，在三电平中性点四桥臂逆变器拓扑中，有34＝81个电压矢量组合；79个有源电压矢量和3个无效；
[0016]三电平中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF的数学模型在dq0轴上定义如下：
[0017][0018]其中，R
f
为滤波电感电阻，L
f
为滤波电感电阻，i
fd
、i
fq
、i
f0
分别为SAPF补偿电流，v
ld
、v
lq
、v
l0
分别为共联轴点PCC处的电压在d、q、0轴的分量，ω为电源角频率2πf，f为50Hz；C为SAPF直流侧容电流；V
dc
为直流测电容电压，i
dc
为逆变器输入电流；
[0019]平衡三电平三维空间矢量调制，利用三棱镜矢量计算，应用基于并联有源电力滤波器SAPF的三电平中性点四桥臂开关脉冲，包括以下步骤：
[0020]步骤一、棱镜和子棱镜的识别；
[0021]步骤二、四面体的识别；
[0022]步骤三、计算选定时间的持续时间电压矢量；
[0023]步骤四、三电平中性点四桥臂逆变器开关脉冲的产生；
[0024]将三电平空间矢量投影至α
‑
β平面划分三维子空间三棱镜矢量，每个棱镜分解为四个子棱镜；利用各子棱镜的8条直线(d1,d2，
…
，d8)定界法检测各棱镜的四个子棱镜，得到这八条直线如下；
[0025][0026]其中，为投影x
‑
y面上y方向的逆变器桥输出电压，为投影x
‑
y面上x方向的逆变器桥输出电压，V
dc
为直流测电容电压；
[0027]所述三棱镜矢量计算四面体极值的方程如下：
[0028][0029]其中，
[0030]第一棱镜第一子棱镜第一四面体位置的方程为：
[0031][0032]同理，定义其他四面体到不同棱镜的不同子棱镜的位置的方程；
[0033]确定每个四面体中，每个电压矢量应用的投影持续时间，每个电压矢量投影的持续时间如下：
[0034][0035]其中，t
v1
,t
v2
,t
v3
,t
v4
表示各四面体在开关周期Ts的一半时间内电压矢量的施加次数，[A]‑1是电压矢量的投影矩阵；第一棱镜的第一子棱镜的第一个四面体中的电压矢量(v
40
,v
67
,v
76
,v
79
)，投影矩阵[A]如下：
[0036][0037]中性点电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统中性点偏移矢量计算方法，逆变器基于并联有源电力滤波器SAPF，连接在一个共联轴点PCC，用电源构成三相四线制电网，其特征在于；电感器L
s
和电阻器R
s
提供三种单相非线性载荷；三相三电平中性点四桥臂通过L
‑
Rf减小并联有源电力滤波器SAPF注入电流谐波的耦合滤波器i
f123n
；三电平中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF控制的变量为三电平中性点四桥臂逆变器在并联有源电力滤波器SAPF中应用的共联轴点PCC电压V
l123
，源电流I
s123n
，负载电流I
l123n
和直流母线电压电容器U
dc1
和U
dc2
；Ic
1,2
电容器的电流，I
d1,2
逆变器输入电流，I
d0
两个电容器之间中性点电压的输出电流，扩展三电平中性点四桥臂逆变器的概念，该三电平中性点四桥臂逆变器拓扑根据各桥臂F
ij
的开关状态，在输出的三个电压水平上产生；下表总结了这三个电压等级和对应的开关状态：v
jM
为各相到直流母线电容器负点M的输出电压，电压用直流母线电压电容器U
dc1
和U
dc2
及各桥臂的开关状态表示如下：v
jM
＝U
dc1
F
1j
+U
dc2
F
2j
，j＝1,2,3,n中性输出电压的相位定义为:v
jn
＝v
jM
‑
v
nM
根据各桥臂可能的开关状态组合，在三电平中性点四桥臂逆变器拓扑中，有34＝81个电压矢量组合；79个有源电压矢量和3个无效；三电平中性点四桥臂并联有源电力滤波器SAPF的数学模型在dq0轴上定义如下：其中，R
f
为滤波电感电阻，L
f
为滤波电感电阻，i
fd
、i
fq
、i
f0
分别为SAPF补偿电流，v
ld
、v
lq
、v
l0
分别为共联轴点PCC处的电压在d、q、0轴的分量，ω为电源角频率2πf，f为50Hz；C为SAPF直流侧容电流；V
dc
为直流测电容电压，i
dc
为逆变器输入电流；平衡三电平三维空间矢量调制，利用三棱镜矢量计算，应用基于并联有源电力滤波器SAPF的三电平中性点四桥臂开关脉冲，包括以下步骤：步骤一、棱镜和子棱镜的识别；步骤二、四面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆玉，刘卫华，周叶丹，王祥，叶娇，余晓明，钱锋，刘鹏，吕凡云，
申请(专利权)人：安徽振兴科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：