交错单周控制补偿电流发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种交错单周控制补偿电流发生器。它具有电流跟踪误差小、跟踪速度快、开关频率固定等优点，并通过纹波交错对消方式显著降低输出补偿电流的纹波分量。它包括三相逆变桥Ｉ和三相逆变桥ＩＩ，两者输出端分别串联电流互感器组Ｉ和电流互感器组ＩＩ，然后分别与三相电感器Ｉ和三相电感器ＩＩ连接；三相电感器Ｉ和三相电感器ＩＩ的输出端并联后接三相被补偿电力线路；所述两三相逆变桥分别与各自的脉冲驱动装置连接，各脉冲驱动装置分别与相应的电流检测单元Ｉ和电流检测单元ＩＩ、同步脉冲发生单元、电压参数运算单元和指令电流运算单元连接，各电流检测单元与各自的电流互感器组连接，两运算单元与对应的检测单元连接。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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 偿的交错单周控制补偿电流发生器。
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。例如并 联有源电力滤波器(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、高速度的补偿效果，这类补偿电流发生器常采用滞环跟踪方法 或PWM方法对其中的逆变桥进行调制驱动，以产生所需的快速变化的高强度补偿电流。滞 环跟踪调制方法电流跟踪速度最快，且电流跟踪精度高，但存在载波频率不确定的缺点；采 用三角波进行调制的线性PWM方法载波频率固定，但电流跟踪速度较低，跟踪误差较大。单周控制是近年来电力电子
中日益受到重视的一种新型控制方法。单周 控制是一种非线性控制法，其基本思想是控制开关占空比，在每个周期内使逆变器开关变 量的平均值与控制参考值相等或成一定比例，从而消除稳态和瞬态误差。单周控制具有反 应快、控制精度高、控制电路简单、控制性能对系统参数变化不敏感等优点，在开关电源变 换器中有很多应用。关于单周控制方法在并联有源电力滤波器等补偿电流发生器中的应 用，已有大量研究文献，但几乎所有文献所涉及的有源电力滤波器单周控制方法，其控制目 标都是基于以下控制方程(李承.基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器 研究.博士学位论文，华中科技大学，2005)2 Cdr- vc{t) dt = Re-is + i;c(t) 1 Jo或Re · is = (2d-l) · vc (t) = Vs (t)其中T是开关周期，d是开关占空比，Re等效负载电阻，“是补偿后的电源电流， vc(t)是电容器电压，vs(t)是交流电源电压。按此控制方程实施控制的效果是补偿后，电源电流is与电源电压Vs (t)成正比， 系统等效为一个功率因数为1的纯电阻民。然而，在实际应用中对补偿效果的要求是多样化的，往往要求补偿电流发生器能 够完全跟踪指令电流产生所需补偿电流，而不是简单地把被补偿系统的功率因数补偿为1。 上述控制方程的控制目标过于单一，不能满足多样化的实际补偿需求；同时，采用上述控制 方程时，如果电源电压波形存在畸变，则补偿后的电流波形也会发生同样畸变；而且由于 控制方程中的参考值RJs中包含补偿电流中的纹波电流，当纹波电流较大时会显著影响控 制精度。文献研究了控制目标是仅对系统中谐波分量进行补偿的有源电力滤波器单周 控制方法，其控制方程为 ι rdT- J isdt = h- (iLf - is)其中T是开关周期，d是开关占空比，“是补偿后的电源电流，h是放大倍数，iLf 是负载电流的基波分量。该方法可以避免有源电力滤波器补偿基波无功电流，但对控制目标多样性的改善 有限；而且由于方程右边的参考值中仍然包含补偿电流中的纹波电流，当纹波电流较大时 同样会显著影响控制精度。该文献指出，h越大电源电流is越接近参考值，但h很大时上述 控制方程可改写为ι ι rdT(iu-is)= — - J is dt 0这实际是对is峰值的控制，而非对is的单周期平均值的控制，由于is中不可避免 地包含有补偿电流的纹波分量，必然导致is的单周期平均值偏离参考值。文献研究了采用单周控制方法实现电流跟踪控制，其控制方程为1 fdT- ic dt = ire{ 1 Jo其中T是开关周期，d是开关占空比，ic是补偿电流，iref是参考电流。然而，由于并联有源电力滤波器等补偿电流发生器均以电流连续模式工作，在每 个开关周期T内的(l-d)T时段内，补偿电流i。并不恒等于0，也是电流单周期平均值的组 成部分；上述控制方程左侧的算式仅在ο-dT时段内对i。积分，因而不能正确计算补偿电流 Ic的单周期平均值。在上述控制方程得到满足时，补偿电流i。的单周期平均值还与被补偿 电力线路电压瞬时值以及i。的变化趋势等因素有关，并不能被唯一确定，导致该方法的电 流跟踪误差太大，不能满足实用要求。综上所述，公知的用于并联有源电力滤波器等补偿电流发生器的单周控制方法存 在以下不足1)控制目标过于单一，不能满足多样化的实际补偿需求；2)如果电源电压波形存在畸变，则补偿后的电流波形也会发生同样畸变；3)补偿电流中的高频纹波分量会显著影响控制精度；4)采用单周控制方法进行电流跟踪控制的探索，控制方程不正确，控制效果差，不 能满足实用要求。
技术实现思路
本技术的目的就是为解决上述问题，提供一种适用于并联有源电力滤波器等 补偿电流发生器的，能够实现高速度、高精度电流跟踪控制的交错单周控制补偿电流发生器。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种交错单周控制补偿电流发生器，它包括三相逆变桥I和三相逆变桥II，两者具有公共的直流母线；在直流母线两极之间接有储能电容器组；所述三相逆变桥I和三相 逆变桥II的逆变输出端分别与三相电感器I和三相电感器II的输入端连接；三相电感器 I和三相电感器II的输出端相互并联后接三相被补偿电力线路L1、L2和L3 ；所述三相逆变 桥I和三相逆变桥II中各逆变桥臂的控制输入端则分别与各自的脉冲驱动装置连接；各脉冲驱动装置分别与相应的电流检测单元I和电流检测单元II的输出端连接， 电流检测单元I和电流检测单元II的输入端与各自的电流互感器组I和电流互感器组II 的二次侧连接；电流互感器组I和电流互感器组II的一次侧分别串联在三相逆变桥I和三 相逆变桥II的逆变输出回路中；各脉冲驱动装置还与同步脉冲发生单元连接；各脉冲驱动装置的输入端还分别与电压参数运算单元和指令电流运算单元的输 出端连接；电压参数运算单元的输入端与交流电压检测单元的输出端连接，指令电流运算 单元的输入端则分别与交流电压检测单元的输出端、电流检测单元III的输出端和直流电 压检测单元的输出端连接；交流电压检测单元的输入端分别接三相被补偿电力线路Li、L2 和L3，它的中线输入端接被补偿电力线路的中线N ；电流检测单元III的输入端与电流互 感器组III的二次侧连接；电流互感器组III的一次侧串联在被补偿电力线路L1、L2和L3 中；直流电压检测单元的三个输入端分别接直流母线的两极和中线N。所述脉冲驱动装置有两组，它们的结构完全相同与三相逆变桥I对应的一组包 括驱动单元1-111，驱动单元I-III分别与相应的驱动脉冲生成单元I-III连接；与三相逆 变桥II对应的一组包括驱动单元IV-VI，驱动单元IV-VI分别与相应的驱动脉冲生成单元 IV-VI连接；驱动单元I-VI的各驱动脉冲输入端分别接驱动脉冲生成单元I-VI的各输出端； 驱动脉冲生成单元I-III的各输入端①分别接电流检测单元I的三个输出端，驱动脉冲生 成单元IV-VI的各输入端①分别接电流检测单元II的三个输出端；驱动脉冲生成单元I、 IV的各输入端②相互连接在一起并与指令电流运算单元的输出端G1连接，其各输入端③ 相互连接在一起并与电压参数运算单元的输出端V1连接；驱动脉冲生成单元II、V的各输 入端②相互连接在一起并与指令电流运算单元的输出端G2连接，其各输入端③本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交错单周控制补偿电流发生器，其特征是，它包括三相逆变桥Ⅰ（２）和三相逆变桥Ⅱ（３），两者具有公共的直流母线；在直流母线两极之间接有储能电容器组（１）；所述三相逆变桥Ⅰ（２）和三相逆变桥Ⅱ（３）的逆变输出端分别与三相电感器Ｉ（６）和三相电感器Ⅱ（７）的输入端连接；三相电感器Ⅰ（６）和三相电感器Ⅱ（７）的输出端相互并联后接三相被补偿电力线路Ｌ１、Ｌ２和Ｌ３；所述三相逆变桥Ⅰ（２）和三相逆变桥Ⅱ（３）中各逆变桥臂的控制输入端则分别与各自的脉冲驱动装置连接；　　各脉冲驱动装置分别与相应的电流检测单元Ⅰ（２４）和电流检测单元Ⅱ（２５）的输出端连接，电流检测单元Ⅰ（２４）和电流检测单元Ⅱ（２５）的输入端与各自的电流互感器组Ⅰ（４）和电流互感器组Ⅱ（５）的二次侧连接；电流互感器组Ⅰ（４）和电流互感器组Ⅱ（５）的一次侧分别串联在三相逆变桥Ⅰ（２）和三相逆变桥Ⅱ（３）的逆变输出回路中；　　各脉冲驱动装置还与同步脉冲发生单元（２０）连接；　　各脉冲驱动装置的输入端还分别与电压参数运算单元（２１）和指令电流运算单元（２２）的输出端连接；电压参数运算单元（２１）的输入端与交流电压检测单元（２６）的输出端连接，指令电流运算单元（２２）的输入端则分别与交流电压检测单元（２６）的输出端、电流检测单元Ⅲ（２７）的输出端和直流电压检测单元（２３）的输出端连接；交流电压检测单元（２６）的输入端分别接三相被补偿电力线路Ｌ１、Ｌ２和Ｌ３，它的中线输入端接被补偿电力线路的中线Ｎ；电流检测单元Ⅲ（２７）的输入端与电流互感器组Ⅲ（２８）的二次侧连接；电流互感器组Ⅲ（２８）的一次侧串联在被补偿电力线路Ｌ１、Ｌ２和Ｌ３中；直流电压检测单元（２３）的三个输入端分别接直流母线的两极和中线Ｎ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建明，鞠洪兵，王德涛，
申请(专利权)人：山东山大华天科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：88