本發(fā)明涉及電力電子裝置控制技術領域，是一種基于無諧波檢測控制三電平有源電力濾波器補償電流計算方法，能夠在無需電流傳感器的條件下得到三電平有源電力濾波器的補償電流。

背景技術：

隨著電網(wǎng)諧波問題的日益嚴重，作為補償無功及諧波的有源電力濾波器得到迅速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中尤其在高壓大功率交流電機變頻調(diào)速領域，三電平有源電力濾波器是較為理想的諧波補償裝置?，F(xiàn)有的三電平有源電力濾波器多是基于諧波檢測方法，但該方法計算量較大，且相位有延時，最終會影響補償效果。而基于無諧波檢測的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，由于計算量大大減小，沒有相位延時，且降低了硬件成本，因此特別適合于以dsp等數(shù)字信號處理器為核心的三電平有源電力濾波器系統(tǒng)。

中點電位的控制是三電平有源電力濾波器的一個固有問題，現(xiàn)有的比較可靠的方法是利用有源電力濾波器輸出補償電流對中點電位的影響進行閉環(huán)控制。對于直接檢測補償電流的有諧波檢測控制策略，此方法是方便而可行的，而無諧波檢測控制策略不檢測補償電流，不能應用該方法。因此對無諧波檢測控制的三電平有源電力濾波器的補償電流計算具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決基于無諧波檢測的三電平有源電力濾波器的中點電位調(diào)節(jié)問題，提出了一種有源電力濾波器補償電流的計算方法，以便對中點電位進行控制。

本發(fā)明所采用的技術方案是：無諧波檢測控制三電平有源電力濾波器補償電流計算方法，按照如下的步驟進行

步驟一、依據(jù)該三電平有源電力濾波器開關管觸發(fā)信號和直流側電容c1、c2的電壓得到有源電力濾波器端口電壓uao、ubo、uco，其中uao為有源電力濾波器a相端口電壓，ubo為有源電力濾波器b相端口電壓、uco為有源電力濾波器c相端口電壓；

步驟二、計算該三電平有源電力濾波器相電壓。

uan＝uao-uno

ubn＝ubo-uno

ucn＝uco-uno

其中uan為有源電力濾波器a相相電壓，ubn為有源電力濾波器b相相電壓，ucn為有源電力濾波器c相相電壓，uno為電源中點與直流側電容c1、c2中點的電位差；

步驟三、計算濾波電感l(wèi)a、lb、lc上的電壓

ula＝uan-ea

ulb＝ubn-eb

ulc＝ucn-ec

其中，ula為有源電力濾波器a相電感l(wèi)a電壓，ulb為有源電力濾波器b相電感l(wèi)b電壓，ulc為有源電力濾波器c相電感l(wèi)c電壓，ea為電源a相電壓，eb為電源b相電壓ec為電源c相電壓；

步驟四、計算電感電流即有源電力濾波器輸出的初步補償電流

其中l(wèi)＝la＝lb＝lc，由于各個計算環(huán)節(jié)的延遲以及開關管的開通關斷的延遲作用，實際的有源電力濾波器端口電壓與uao、ubo、uco之間是有誤差的，從而使算得的初步補償電流存在不規(guī)則的偏移誤差，ifa為a相初步補償電流，ifb為b相初步補償電流，ifc為c相初步補償電流；

步驟五、將算得的所有相初步補償電流通過級聯(lián)信號延時消除(cdsc)模塊處理，濾除無功及諧波分量，分別得到三相初步補償電流的偏移量isa、isb、isc，三相初步補償電流分別減去各自偏移量得到三相精確補償電流，

ifa＝ifas-isa

ifb＝ifbs-isb

ifc＝ifcs-isc

其中，isa為a相初步補償電流的偏移量，isb為b相初步補償電流的偏移量，isc為c相初步補償電流的偏移量，ifa為a相精確補償電流，ifb為b相精確補償電流，ifc為c相精確補償電流。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)在不增加硬件的條件下計算得到基于無諧波檢測三電平有源電力濾波器的補償電流，既保留了無諧波檢測控制方式低成本的優(yōu)點，還方便對中點電位的控制。

(2)該方法算法簡單，易于實現(xiàn)，不影響原有的控制特性，適用于所有npc型和t型拓撲的無諧波檢測三電平有源電力濾波器。

附圖說明

圖1為npc型并聯(lián)三電平有源電力濾波器的拓撲結構圖；

圖2為整個系統(tǒng)的控制流程圖；

圖3為級聯(lián)信號延時消除(cdsc)模塊算法流程圖；

圖4為有源電力濾波器端口電壓uao、ubo、uco；

圖5為有源電力濾波器相電壓uan、ubn、ucn；

圖6為初步計算得到的有偏移的初步補償電流ifas、ifbs、ifcs；

圖7為利用cdsc模塊濾波得到的初步補償電流的偏移量isa、isb、isc；

圖8為精確補償電流ifa、ifb、ifc。

圖4-圖8不能使用帶顏色的圖，專利法規(guī)定必須使用黑白圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種基于無諧波檢測的三電平apf補償電流的計算方法，下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

步驟一、如圖1中sa1，sa2，sa3，sa4分別是a相的四個開關管，電容c1，c2將直流側分為三個電平，即正電平p＝uc1，中電平o＝0，負電平n＝-uc2，uc1指電容c1電壓，uc2指電容c2電壓。開關管sa1，sa2，sa3，sa4的觸發(fā)脈沖信號及其對應的a相端口電壓如表1所示，1代表觸發(fā)脈沖是高電平，即對應的開關管開通；0代表觸發(fā)脈沖是低電平，即對應的開關管關斷；如1100代表sa1，sa2開通，sa3，sa4關斷，a相端口電壓uao＝uc1；0110代表sa2，sa3開通，sa1，sa4關斷，a相端口電壓uao＝0；0011代表sa3，sa4開通，sa1，sa2關斷，a相端口電壓uao＝-uc2,。將npc型三電平拓撲的有源電力濾波器的三相觸發(fā)脈沖信號送入邏輯判斷模塊，按如表1所示的端口電壓與脈沖信號的對應關系得到有源電力濾波器端口電壓uao，類同的可以得到b相端口電壓ubo，c相端口電壓uco，如圖5所示。

表1有源電力濾波器端口電壓

步驟二、端口電壓以直流側電容中點n為參考點，相電壓以電源中點n為參考點，因此端口電壓減去n與n的電位差就可得到相電壓。將端口電壓uao、ubo、uco輸入算法為的加法器，加法器輸出信號uno為電源中點與直流側電容中點的電位差，端口電壓uao、ubo、uco分別減去uno得到有源電力濾波器輸出的相電壓uan、ubn、ucn，如圖6所示。

步驟三、有源電力濾波器相電壓uan、ubn、ucn分別減去電源相電壓ea、eb、ec得到電感電壓ula、ulb、ulc。

步驟四、將電感電壓ula、ulb、ulc輸入積分器，積分器的傳遞函數(shù)為：(式中l(wèi)＝la＝lb＝lc)，積分器的輸出是有偏移的初步補償電流ifas、ifbs、ifcs，如圖6所示。

步驟五、將有偏移的初步補償電流ifas、ifbs、ifcs輸入級聯(lián)信號延時消除(cdsc)模塊，cdsc模塊濾除了無功及諧波電流信號，輸出初步補償電流的偏移量isa、isb、isc，如圖7所示。將三相初步補償電流ifas、ifbs、ifcs分別減去偏移量isa、isb、isc，得到三相精確補償電流ifa、ifb、ifc，如圖8所示。級聯(lián)信號延時消除(cdsc)模塊的算法流程如圖3所示，它的具體方式是將五個子模塊串聯(lián)，第一個子模塊是將輸入信號延時t/2(t為基波周期)，延時信號與輸入信號相加并乘以1/2系數(shù)后輸出。后四個子模塊與第一個子模塊結構相同，延時時間分別是t/4、t/8、t/16、t/32。