无谐波检测三电平有源滤波器专利

1、权利要求书发明名称基于无谐波检测的三电平有源电力滤波器中点电位调节方法摘要本发明涉及一种基于无谐波检测的三电平有源电力滤波器中点电位调节方法，能够实现无需检测有源电力滤波器补偿电流的条件下对三电平中点电位的闭环控制。具体为利用IGBT触发脉冲信号、电容电压以及电源电压计算电感电压，进而得出有源滤波器输出的补偿电流。计算过程中利用级联信号延时消除(CDSC)模块得到补偿电流误差信号，提高了计算的准确性。最后利用算出的补偿电流对中点电位进行闭环控制。整个控制过程简单可靠，保留了无谐波检测控制的优点，适用于所有NPC型和T型拓扑的无谐波检测三电平有源电力滤波器。本发明所采用的技术方案按如下步骤进行：

2、步骤一、依据有源电力滤波器开关管触发信号和电容C1、C2的电压得到有源电力滤波器端口电压、。步骤二、计算有源电力滤波器输出相电压。 (1)其中步骤三、计算滤波电感L上的电压 (2)其中 为电源相电压步骤四、计算电感电流即有源电力滤波器输出的初步补偿电流 (3)由于各个计算环节的延迟以及开关管的开通关断的延迟作用，实际的有源电力滤波器端口电压与、之间是有误差的，从而使算得的初步补偿电流存在不规则的偏移误差。步骤五、将算得的补偿电流通过级联信号延时消除(CDSC)模块处理，滤除无功及谐波分量，分别得到三相初步补偿电流的偏移量、。三相初步补偿电流分别减去各自偏移量得到精确的三相补偿电流。 (4)步骤

3、六、根据三电平拓扑不同矢量作用时补偿电流对中点电位的影响对中点电位进行闭环调节。由于算得的补偿电流还是存在一定误差的，并且检测得到的中点电位也有误差，因此采用滞环调节比较适宜。设置中点电位区间和补偿电流区间，当中点电位偏移超出区间U并且流入中点的电流超出区间I时开始调节。12说明书基于无谐波检测的三电平有源电力滤波器中点电位调节方法技术领域本发明涉及电力电子装置控制技术领域，是一种基于无谐波检测的三电平有源电力滤波器中点电位调节方法，能够实现不检测负载电流和补偿电流的条件下对三电平有源电力滤波器直流侧电容中点电位进行调节。技术背景随着电网谐波问题的日益严重，作为补偿无功及谐波的有源电力滤波器得

4、到迅速发展，在工业生产中尤其在高压大功率交流电机变频调速领域，三电平有源电力滤波器是较为理想的谐波补偿装置。现有的三电平有源电力滤波器多是基于谐波检测方法，但该方法计算量较大，且相位有延时，最终会影响补偿效果。而基于无谐波检测的有源电力滤波器控制系统，由于计算量大大减小，没有相位延时，且降低了硬件成本，因此特别适合于以DSP等数字信号处理器为核心的三电平有源电力滤波器系统。中点电位的控制是三电平有源电力滤波器的一个固有问题，现有的比较可靠的方法是利用有源电力滤波器输出补偿电流对中点电位的影响进行闭环控制。对于直接检测补偿电流的有谐波检测控制策略，此方法是方便而可行的，而无谐波检测控制策略不检测

5、补偿电流，不能应用该方法。发明内容本发明为了解决基于无谐波检测的三电平有源电力滤波器的中点电位调节问题，提出了一种有源电力滤波器补偿电流的计算方法，以便对中点电位进行闭环控制。本发明所采用的技术方案按如下步骤进行：步骤一、依据有源电力滤波器驱动信号和电容C1、C2的电压得到有源电力滤波器端口电压、。步骤二、计算有源电力滤波器输出相电压。 (1)其中步骤三、计算滤波电感L上的电压 (2)其中 为电源相电压步骤四、计算电感电流即有源电力滤波器输出的初步补偿电流 (3)由于各个计算环节的延迟以及开关管的开通关断的延迟作用，实际的有源电力滤波器端口电压与、之间是有误差的，从而使算得的初步补偿电流存在不

6、规则的偏移误差。步骤五、将算得的初步补偿电流通过级联信号延时消除(CDSC)模块处理，滤除无功及谐波分量，得到偏移误差量。初步补偿电流减去偏移量得到精确补偿电流。 (4)步骤六、根据三电平拓扑不同矢量作用时补偿电流对中点电位的影响对中点电位进行闭环调节。由于算得的补偿电流是存在一定误差的，并且检测得到的中点电位也有误差，因此采用滞环调节比较适宜。设置中点电位区间和补偿电流区间，当中点电位偏移超出区间U并且流入中点的电流超出区间I时开始调节。本发明的有益效果是：(1)在不增加硬件的条件下实现了基于无谐波检测三电平有源电力滤波器中点电位的闭环控制，既保留了无谐波检测控制方式的优点，还增强了中点电位

7、控制的鲁棒性。 (2)该方法算法简单，易于实现，不影响原有的控制特性，适用于所有NPC型和T型拓扑的无谐波检测三电平有源电力滤波器。附图说明图1为NPC型并联三电平有源电力滤波器的拓扑结构图。图2为整个系统的控制流程图。图3为级联信号延时消除(CDSC)模块算法流程图。图4为利用中点电流对中点电位进行滞环控制的流程图。图5为有源电力滤波器端口电压、。图6为有源电力滤波器输出相电压、图7为初步计算得到的有偏移的补偿电流。图8为利用CDSC模块滤波得到的补偿电流偏移误差量。图9为减去偏移量之后的精确补偿电流。图10为对称应用正负小矢量时的中点电位。图11为采用本方法控制的中点电位。具体实施方式为使

8、本发明的技术细节和效果更加明了，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。步骤一、将NPC型三电平拓扑的有源电力滤波器的三相触发脉冲信号送入逻辑判断模块，按如表1所示的端口电压与脉冲信号的对应关系得到有源电力滤波器端口电压、，如图5所示。表1 有源电力滤波器端口电压驱动信号1 1 0 00 1 1 00 0 1 1端口电压vc10-vc2步骤二、将端口电压、输入算法为的加法器，加法器输出信号为电源中点与直流侧电容中点的电位差，端口电压、分别减去得到有源电力滤波器输出相电压、，如图6所示。步骤三、有源电力滤波器输出相电压、分别减去电源相电压、 得到电感电压、 。步骤四、将电感电压、输入算法为

9、 的积分器，得到有偏移的初步补偿电流、，如图7所示。步骤五、将、输入级联信号延时消除(CDSC)模块，CDSC模块滤除了无功及谐波电流信号，输出初步补偿电流的偏移量、，如图8所示。将三相初步补偿电流、分别减去偏移量、，得到三相精确补偿电流、，如图9所示。级联信号延时消除(CDSC)模块的算法流程如图3所示。步骤六、通过电压矢量所处的区域判断小矢量，将小矢量所对应的中点电流输入区间为的滞环模块，将中点电位输入区间为的滞环模块，当二者都超出滞环区间时通过选择不同的冗余小矢量对中点电位进行调节。不同的冗余小矢量只影响中点电流iNP，不影响有源电力滤波器输出的相电压，因而不会对滤波效果产生影响。不同小矢量对应的中点电流如表2所示，调节的具体流程如图4所示。表2 小矢量对应的中点电流正