一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，基于三相四线制并联有源电力滤波各桥臂输出电感的优化取值目标，根据统一数学模型和各桥臂输出能力，计算得到各桥臂输出电感取值的约束条件；基于这些约束条件，给出了各桥臂输出电感的优化取值设计方法。该取值优化设计方法能适用于各种拓扑结构和开关控制策略的三相四线制并联有源电力滤波器，所需数据少且容易获取，为提高三相四线制并联有源电力滤波器设计水平和实用化程度提供了重要参考和实用方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于三相四线制系统谐波补偿的三相四线制并联型有源电力滤波器
，特别涉及。
技术介绍
适用于三相四线制系统谐波补偿的并联型有源电力滤波器(APF)主要有四桥臂结构和三桥臂电容中分结构。影响三相四线制并联型APF谐波补偿性能的主要参数包括交流侧输出连接电感、直流侧电容和直流侧电压，其中各桥臂输出连接电感的取值对三相四线制并联型APF谐波补偿性能的影响最为关键。目前提出的三相四线制并联型APF桥臂输出电感取值的主要方法包括理论设计、根据实验结果进行设计和根据经验公式设计等，也有的将上述方法进行结合。理论设计方法通常以所建立的数学模型为基础，计算结果比较准确。但目前的设计方法通常针对某一特定的拓扑结构进行，拓扑结构变化时需要重新设计，且未考虑不同开关控制策略的影响，通用性较差。设计时需要的数据量较大，有的数据难以直接得到，限制了该方法的实用性；根据实验结果来进行设计能克服实际运行中各种不确定因素造成的设计结果不准确的问题，需要的数据量少，但这种方法需要进行多次实验，设计过程复杂，工作量较大，设计结果往往只对特定的负载情况适用。在设计输出为正弦的逆变器的输出电感时，通常采用以下经验方法:即选择输出电感的标么值为逆变器容量的10% 20%。有的研究将这种经验方法直接应用于三相四线制并联型APF桥臂输出电感的设计，但APF桥臂输出电流中往往包含大量的谐波分量，直接应用该方法将出现较大误差。因此若能在三相四线制并联型APF统一的数学模型和各桥臂输出能力指标的基础上，提出具有通用性的桥臂输出电感的优化取值设计方法，以适用于不同拓扑结构和不同开关控制策略的三相四线制并联型APF，所需数据少且容易获取，将能为从参数设计角度提高三相四线制并联型APF的补偿性能和实用化程度提供可靠的依据和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感的优化取值设计方法。该方法使得能适用于不同拓扑结构和不同开关控制策略的三相四线制并联型APF，所需数据少且容易获取，为从参数设计角度提高三相四线制并联型APF的补偿性能提供了依据。本专利技术的技术方案为，所述三相四线制并联有源电力滤波器直流侧由4个串联的直流电容构成，A, B，C桥臂构成三相三线全桥逆变器；N桥臂为单相半桥结构，接入直流侧电容的连接点；A，B, C桥臂的输出连接电感值为Ls，N桥臂的输出连接电感值为Ln，进行输出电感优化包括以下步骤，步骤1，在忽略系统零序电压影响的情况下，将A，B, C桥臂中点对系统中点η的电&ιιΑη，ιιΒη，ιιεη各自绝对值的最大值|uAn|max，uBnIfflax, kn|max定义为三相四线制并联型APF的A, B, C桥臂的输出能力，将A，B, C桥臂中点对N桥臂中点电压uAN，uBN, ucn的零序分量绝对值的最大值IuroImax定义为N桥臂的输出能力；步骤2，分别获取A，B, C，N桥臂的输出电感取值的上限约束条件1、上限约束条件2，采用开关频率固定的控制方法时A，B, C，N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1、下限约束条件2，以及采用开关频率不固定的控制方法时A，B, C，N桥臂的输出电感取值的下限约束条件I’、下限约束条件2’ ；所述上限约束条件I的获取方式为，要求A，B，C桥臂的输出能力满足下式，权利要求1.，所述三相四线制并联有源电力滤波器直流侧由4个串联的直流电容构成，A，B，C桥臂构成三相三线全桥逆变器#桥臂为单相半桥结构，接入直流侧电容的连接点；A，B, C桥臂的输出连接电抗值为Ls，N桥臂的输出连接电抗值为Ln，其特征在于:进行输出电感优化包括以下步骤， 步骤1，在忽略系统零序电压影响的情况下，将A，B，C桥臂中点对系统中点η的电压Uto uBn，Ucn各自绝对值的最大值IuiJmax, uBnIfflax, kn|max定义为三相四线制并联型APF的A, B, C桥臂的输出能力，将A，B, C桥臂中点对N桥臂中点电压uAN，uBN, ucn的零序分量绝对值的最大值IuroImax定义为N桥臂的输出能力； 步骤2，分别获取A，B, C，N桥臂的输出电感取值的上限约束条件1、上限约束条件2，采用开关频率固定的控制方法时A，B, C，N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1、下限约束条件2，以及采用开关频率不固定的控制方法时A，B, C，N桥臂的输出电感取值的下限约束条件I’、下限约束条件2’ ； 所述上限约束条件I的获取方式为，要求A，B，C桥臂的输出能力满足下式，2.根据权利要求1所述三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，其特征在于:进行上限约束条件I的获取时，根据三相四线制并联有源电力滤波器所补偿谐波负载 的主要类型计算3.根据权利要求1所述三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，其特征在于:进行上限约束条件2的获取时，按以下公式计算最大电流变化率，4.根据权利要求1或2或3所述三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，其特征在于:根据A，B, C桥臂电感与N桥臂电感值之比k，将步骤3所得各桥臂输出电感的取值范围进一步划分为3个区域，分别在相应的区域内进一步优化输出连接电感的取值。5.根据权利要求4所述三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，其特征在于:划分的3个区域为k〈l、k>10、l≤k≤10。全文摘要，基于三相四线制并联有源电力滤波各桥臂输出电感的优化取值目标，根据统一数学模型和各桥臂输出能力，计算得到各桥臂输出电感取值的约束条件；基于这些约束条件，给出了各桥臂输出电感的优化取值设计方法。该取值优化设计方法能适用于各种拓扑结构和开关控制策略的三相四线制并联有源电力滤波器，所需数据少且容易获取，为提高三相四线制并联有源电力滤波器设计水平和实用化程度提供了重要参考和实用方法。文档编号H02J3/01GK103166224SQ20131012540公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日专利技术者乐健 申请人:武汉大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相四线制并联有源电力滤波器输出电感优化方法，所述三相四线制并联有源电力滤波器直流侧由4个串联的直流电容构成，A,B,C桥臂构成三相三线全桥逆变器；N桥臂为单相半桥结构，接入直流侧电容的连接点；A,B,C桥臂的输出连接电抗值为LS，N桥臂的输出连接电抗值为LN，其特征在于：进行输出电感优化包括以下步骤，步骤1，在忽略系统零序电压影响的情况下，将A,B,C桥臂中点对系统中点n的电压uAn,uBn,uCn各自绝对值的最大值|uAn|max,|uBn|max,|uCn|max定义为三相四线制并联型APF的A,B,C桥臂的输出能力，将A,B,C桥臂中点对N桥臂中点电压uAN,uBN,uCN的零序分量绝对值的最大值|uF0|max定义为N桥臂的输出能力；步骤2，分别获取A,B,C,N桥臂的输出电感取值的上限约束条件1、上限约束条件2，采用开关频率固定的控制方法时A,B,C,N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1、下限约束条件2，以及采用开关频率不固定的控制方法时A,B,C,N桥臂的输出电感取值的下限约束条件1“、下限约束条件2“；所述上限约束条件1的获取方式为，要求A,B,C桥臂的输出能力满足下式，(k+2)-k(1-m)/2k+3E≥ujn+LSdiFjdt,j=A,B,C其中，k为A,B,C桥臂电感与N桥臂电感值之比，m为三相四线制并联有源电力滤波器的拓扑结构有关系数，E为直流侧电压；ujn为交流系统侧相电压，iFj为A,B,C桥臂输出电流；式一右端的最大值，根据三相四线制并联有源电力滤波器所补偿谐波负载的主要类型来进行计算；所述上限约束条件2的获取方式为，要求N桥臂的输出能力|uF0|max满足下式，32(m+1)E≥LS(1+3/k)diFndt其中，iFn为N桥臂输出电流；所述下限约束条件1如下，αabc×[(k+2)-k(1-m)/2k+3]EI1×2π×fsw×λabc≤LS其中，αabc为与调制比和载波比有关的系数，I1为负载电流额定基波有效值，fsw为开关频率，λabc为预设比例；所述下限约束条件2如下，αn[3(1+m)2]EIN×2π×fsw×λn≤LS(3+1/k)其中，αn为与调制比和载波比有关的系数，IN为系统中线允许通过的电流，λn为预设比例；所述下限约束条件1“如下，[k+2-k(1-m)/2]E(k+3)×λabc×I1×Tsw23≤LS其中，Tsw为控制方法所采用的采样周期；所述下限约束条件2“如下，3(1+m)E2×λn×IN×Tsw23≤LS(1+3/k)步骤3，根据三相四线制并联有源电力滤波器的拓扑结构、负载电流的谐波含量分析结果，在三相四线制并联有源电力滤波器采用开关频率固定的控制方法时，利用步骤2所得上限约束条件1、上限约束条件2、下限约束条件1和下限约束条件2，确定各桥臂输出电感的取值范围；在三相四线制并联有源电力滤波器采用开关频率不固定的控制方法时，利用步骤2所得上限约束条件1、上限约束条件2、下限约束条件1“和下限约束条件2“，确定各桥臂输出电感的取值范围。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乐健，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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