三相四橋臂apf的零序電壓脈寬調制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及=相四橋臂有源電力濾波器的脈寬調制策略技術領域，尤其設及一種 S相四橋臂有源電力濾波器的零序電壓線性控制脈寬調制技術方案。
【背景技術】
[0002] 隨著各種電力電子裝置的應用越來越廣泛，造成配電網(wǎng)電壓和電流波形崎變嚴 重，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在我國，380V低壓配電網(wǎng)均采用S相四線制供電，S相四橋 臂有源電力濾波器（AcitvePowerFilter,AP巧則是治理S相四線配電網(wǎng)中諧波及中性線 電流過大的最有效手段之一。APF能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性 不受配電網(wǎng)阻抗的影響，既可對一個諧波源單獨補償，也可對多個諧波源集中補償，因而應 用廣泛。
[000引 目前S相四橋臂APF常用的脈寬調制策略為S維空間矢量脈寬調制(T虹ee-dimensionalSpaceVectorPulseWi化hModulation, 3D-SVPWM)策略，該策略在 由參考電壓確定目標電壓矢量的作用時間時，首先需要判斷扇區(qū)和相應扇區(qū)投影內的四面 體，然后進行24次矩陣求逆后才能計算出3個非零電壓矢量的作用時間，最后換算成四個 橋臂開關管控制脈沖的占空比，實現(xiàn)復雜且計算延時大，導致APF的諧波補償效果不佳。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提出利用APF輸出電壓參考值的零序分量進行開關管控制脈沖占空比線 性控制的脈寬調制策略，解決傳統(tǒng)3D-SVPWM策略實現(xiàn)過程復雜，計算延時較大導致補償效 果不佳的問題。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種S相四橋臂APF的零序電壓脈寬 調制方法，所述S相四橋臂APF為S相四橋臂有源電力濾波器，包括8個帶反并聯(lián)二極管的 IGBT開關管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8,IGBT開關管S1和S2連接構成A橋臂，IGBT開 關管S3和S4連接構成B橋臂，IGBT開關管S5和S6連接構成C橋臂，IGBT開關管S7和 S8連接構成N橋臂，對四個橋臂的解禪控制實現(xiàn)方式如下，
[0006] 設護M、町W、町W分別為S相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對N橋臂中點的電壓 U^、Ubw和UCW的參考值，求解UVU*BW、U*?的零序分量，獲得零序電壓U。如下，
[0007] 響=^護"+護冊+護〇')
[000引設S相四橋臂APF的A、B、C、N點對直流母線電容負極0點電壓Ua。、Ue。、U。。、叫。的 參考值分別為U*A。、町。、町。、護W。，連接直流母線電容正極的IGBT開關管S1、S3、S5、S7的 PWM周期占空比分別為d,、de、屯、山，如下式所示計算護,。和cU，零序電壓U?？烧{節(jié)范圍為1
[0009]
【主權項】
1. 一種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調制方法，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個帶反并聯(lián)二極管的IGBT開關管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開關管Sl和S2連接構成A橋臂，IGBT開關管S3和S4連接構成B橋臂，IGBT開關管 S5和S6連接構成C橋臂，IGBT開關管S7和S8連接構成N橋臂，其特征在于：對四個橋臂 的解耦控制實現(xiàn)方式如下， 設U*AN、U*BN、^^分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對N橋臂中點的電壓U AN、Ubn 和^的參考值，求解U #AN、U#BN、的零序分量，獲得零序電壓u ^如下，
設三相四橋臂APF的A、B、C、N點對直流母線電容負極O點電壓UM、UM、U?、U mj的參考 值分別為U、、U:、υ#ω、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開關管SI、S3、S5、S7的PWM周 期占空比分別為dA、dB、d。、dN，如下式所示計算11\〇和d N，零序電壓Uci可調節(jié)范圍為，
計算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對直流母線電容負極O點的電壓UAQ、UBQ、U CQ的 參考值U、、U:、υ#ω和IGBT開關管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如下式，
根據(jù)計算結果實現(xiàn)對A、B、C、N橋臂的解耦控制。
2. -種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調制裝置，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個帶反并聯(lián)二極管的IGBT開關管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開關管Sl和S2連接構成A橋臂，IGBT開關管S3和S4連接構成B橋臂，IGBT開關管 S5和S6連接構成C橋臂，IGBT開關管S7和S8連接構成N橋臂，其特征在于：包括以下模 塊， 電壓轉換模塊，用于設U*AN、U*BN、分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對N橋 臂中點的電壓^、^和1的參考值，求解^_、41^^的零序分量，獲得零序電壓11(|如下， 零序電壓調節(jié)模塊
，用于設三相四橋臂APF的A、B、C、N點對直流母線電容負極O點電 壓'、UM、U?、Umj的參考值分別為U、、U:、Ui、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開關 管S1、S3、S5、S7的PWM周期占空比分別為d A、dB、d。、dN，如下式所示計算U:和d N，零序電 壓Utl可調節(jié)范圍為，
解耦控制模塊，用于計算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對直流母線電容負極O點 的電壓UAQ、UBQ、Ucq的參考值U \Q、U:、U^q和IGBT開關管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如 下式，
根據(jù)計算結果實現(xiàn)對A、B、C、N橋臂的解耦控制。
3. -種三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調制系統(tǒng)，所述三相四橋臂APF為三相四橋臂 有源電力濾波器，包括8個帶反并聯(lián)二極管的IGBT開關管Sl、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8， IGBT開關管Sl和S2連接構成A橋臂，IGBT開關管S3和S4連接構成B橋臂，IGBT開關管 S5和S6連接構成C橋臂，IGBT開關管S7和S8連接構成N橋臂，其特征在于：設置電流互 感器、電壓互感器、數(shù)字信號處理器和采用FPGA實現(xiàn)的零序電壓脈寬調制裝置，電流互感 器采集線性負荷的A，B，C相電流U、込和U。并將相應二次信號送至數(shù)字信號處理器，電 壓互感器PT采集三相四橋臂APF的直流側電壓U d。并將采集信號送至數(shù)字信號處理器；數(shù) 字信號處理器對二次信號進行采集后，計算出參考電壓U\N、U #BN、并連同直流側電壓ud。 送至零序電壓脈寬調制裝置，所述零序電壓脈寬調制裝置包括以下模塊， 電壓轉換模塊，用于設U*AN、U*BN、分別為三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對N橋 臂中點的電壓^、^和1的參考值，求解^_、41^^的零序分量，獲得零序電壓11(|如下，
零序電壓調節(jié)模塊，用于設三相四橋臂APF的A、B、C、N點對直流母線電容負極O點電 壓'、UM、U?、Umj的參考值分別為U、、U:、Ui、U:，連接直流母線電容正極的IGBT開關 管S1、S3、S5、S7的PWM周期占空比分別為d A、dB、d。、dN，如下式所示計算U:和d N，零序電 壓Utl可調節(jié)范圍為，
解耦控制模塊，用于計算三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對直流母線電容負極O點 的電壓UAQ、UBQ、Ucq的參考值U \Q、U:、U^q和IGBT開關管S1、S3、S5的占空比d A、dB、dc，如 下式，
根據(jù)計算結果實現(xiàn)對A、B、C、N橋臂的解耦控制。
【專利摘要】本發(fā)明提供三相四橋臂APF的零序電壓脈寬調制方法、裝置及系統(tǒng)，包括根據(jù)三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對N橋臂中點的電壓的參考值，求取零序分量；三相四橋臂APF的計算N點對直流母線電容負極O點電壓的參考值，以及N橋臂開關管控制脈沖占空比；求取三相四橋臂APF的A、B、C橋臂中點對直流母線電容負極O點的電壓以及相應占空比。本發(fā)明將零序電壓線性控制脈寬調制策略應用于三相四橋臂有源電力濾波器中，相對于傳統(tǒng)3D-SVPWM策略具有實現(xiàn)簡單，可降低計算延時和對主頻要求的優(yōu)點，能進一步提高三相四橋臂APF的響應速度和諧波補償精度，節(jié)省硬件投資，對于提高三相四橋臂APF的工程實用化程度具有重要現(xiàn)實意義。
【IPC分類】H02J3-01
【公開號】CN104753064
【申請?zhí)枴緾N201510169334
【發(fā)明人】樂健, 杜旭, 劉開培
【申請人】武漢大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日