CN104600971A

CN104600971A - 补偿电路及电压平衡的控制方法

Info

Publication number: CN104600971A
Application number: CN201310534717.XA
Authority: CN
Inventors: 彼得·包; 郑博泰; 周世丰; 李佳泽; 王柏翔; 陈圣文
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: CN104600971B

Abstract

本发明公开了一种用以控制电力系统中多个H桥转换器的补偿电路，H桥转换器耦接于三相输入电源与负载之间。补偿电路包含感测单元、控制器及开关控制单元。感测单元用以感测输入至H桥转换器的三相输入电源。控制器接收感测单元所感测的三相输入电源，并依据取自三相输入电源的两正序电压及两负序电压输出多个各别参考电压。开关控制单元耦接于控制器与H桥转换器之间，依据各别参考电压调整H桥转换器中各自的开关切换频率，以控制H桥转换器中用以驱动负载的多个直流电压，使得直流电压的平均值维持于预定电压。

Description

补偿电路及电压平衡的控制方法

技术领域

本发明有关一种补偿电路，特别是一种用以控制H桥转换器中直流电压的补偿电路。

背景技术

电力系统中，静态同步补偿器(Static synchronous compensator;STATCOM)为组成弹性交流输电系统(Flexible AC transmission system;FACT)的重要元件。一般而言，静态同步补偿器用以进行虚功补偿，且通过功率的计算来控制与静态同步补偿器连接的多个转换器，使得此些转换器中各直流侧的电压维持一定值，进而维持连接至转换器的负载的正常运作。

于市电端的供电三相平衡时，传统的静态同步补偿器正常地运作，使得转换器的直流侧电压维持定值，而维持负载的正常运作。然而，于市电端故障导致其供电三相不平衡时(例如：市电端一条电线接地或两条电线接地)，传统的静态同步补偿器运作于电压不平衡的状况，导致各转换器中的直流侧电压相异，进而使得负载的运作出现异常。

因此，于市电端的供电三相不平衡时，传统的静态同步补偿器的响应速度较慢，且动态执行能力较差，使其无法及时对转换器进行功率的补偿，造成负载异常地运作。

发明内容

本发明的目的是提供一种补偿电路，通过补偿电路中控制器对正序电压及负序电压的运算，使得补偿电路于市电端的供电三相不平衡时，仍可及时控制H桥转换器的直流电压，使其维持于一预定值。

本发明内容的一方式是关于一种补偿电路，其用以控制电力系统中的多个H桥转换器，上述H桥转换器耦接于三相输入电源与负载之间。上述补偿电路包含感测单元、控制器及开关控制单元。感测单元用以感测输入至H桥转换器的三相输入电源。控制器接收感测单元所感测的三相输入电源，并依据取自三相输入电源的两正序电压及两负序电压输出多个各别参考电压。开关控制单元耦接于控制器与H桥转换器之间，依据各别参考电压调整H桥转换器中各自的开关切换频率，以控制H桥转换器中用以驱动负载的多个直流电压，使得直流电压的平均值维持于一预定电压。

本发明一实施例中，控制器包含整体控制单元及单相控制单元。整体控制单元用以依据H桥转换器的整体平均电压及预定电压，输出整体功率。单相控制单元用以依据整体平均电压及多个单相平均电压，分别地输出多个单相功率。其中将整体功率除以三后分别与单相功率相加以获得多个单相平均功率。

本发明再一实施例中，控制器包含功率平衡单元，其用以依据单相平均功率、平均虚功率、正序电压及负序电压，输出两正序电流及两负序电流。

本发明另一实施例中，控制器包含各别控制单元，其用以依据H桥转换器的直流电压及单相平均电压，分别地输出多个各别电压。

本发明又一实施例中，控制器包含电流控制单元，其用以依据正序电流、负序电流及各别电压，输出各别参考电压以调整H桥转换器中开关的切换频率。

本发明另一实施例中，整体控制单元包含比例积分控制器，其用以稳定整体平均电压及预定电压的差值且将差值收敛至零。

本发明次一实施例中，单相控制单元包含多个比例积分控制器，用以稳定整体平均电压及单相平均电压的多个差值且将上述差值收敛至零。

本发明另一实施例中，控制器包含平均电压计算单元，其用以依据H桥转换器的直流电压计算出整体平均电压及单相平均电压。其中平均电压计算单元具有滤波器，上述滤波器用以移除直流电压中的涟波。

本发明再一实施例中，电流控制单元包含电流调节单元，其用以分别地将转换为另一座标轴的正序电流及负序电流与三相输入电源的电流作比较，以对H桥转换器进行电流上的控制。

本发明内容的一方式是关于电压平衡的控制方法，其包含感测输入至多个H桥转换器的三相输入电源；接收三相输入电源，并依据取自三相输入电源的两正序电压及两负序电压输出多个各别参考电压；以及依据各别参考电压调整H桥转换器中各自的开关切换频率，以控制H桥转换器的多个直流电压，使得直流电压的平均值维持于一预定电压。

本发明又一实施例中，控制H桥转换器的直流电压的方法还包含依据H桥转换器的整体平均电压及预定电压，输出整体功率；依据整体平均电压及多个单相平均电压，分别地输出多个单相功率；将整体功率除以三后分别与单相功率相加以获得多个单相平均功率；依据单相平均功率、平均虚功率、正序电压及负序电压，输出两正序电流及两负序电流；依据H桥转换器的直流电压及单相平均电压，分别地输出多个各别电压；依据正序电流、负序电流及各别电压，输出各别参考电压。

本发明另一实施例中，控制方法还包含通过比例积分控制器稳定整体平均电压及预定电压的差值且将差值收敛至零。

本发明次一实施例中，控制方法还包含通过多个比例积分控制器稳定整体平均电压及单相平均电压的多个差值且将此些差值收敛至零。

本发明再一实施例中，控制方法还包含通过滤波器移除H桥转换器的直流电压，且依据直流电压计算出整体平均电压及单相平均电压。

附图说明

图1是根据本发明一实施例绘示电力系统的示意图。

图2是根据本发明一实施例绘示图1中H桥转换器的示意图。

图3是根据本发明一实施例绘示图1中补偿电路的示意图。

图4是根据本发明一实施例绘示图3中控制器的示意图。

图5是根据本发明一实施例绘示图4中平均电压计算单元的示意图。

图6是根据本发明一实施例绘示图4中整体控制单元的示意图。

图7是根据本发明一实施例绘示图4中单相控制单元的示意图。

图8是根据本发明一实施例绘示电压平衡的控制方法的流程图。

图9A是根据本发明一实施例绘示当市电端一条电线接地时输入至补偿电路的电压及电流波型图。

图9B是根据本发明一实施例绘示H桥转换器于图9A的电压输入时的直流电压波型图。

图10A是根据本发明一实施例绘示当市电端两条电线接地时输入至补偿电路的电压及电流波型图。

图10B是根据本发明一实施例绘示H桥转换器于图10A的电压输入时的直流电压波型图。

其中，附图标记说明如下：

100：补偿电路

110：感测单元

120：模拟转数字转换器

130：控制器

131：整体控制单元

132：单相控制单元

133：功率平衡单元

134：各别控制单元

135：电流控制单元

135a：电流调节单元

135b：座标轴转换单元

135c：转换计算单元

136：平均电压计算单元

136a：滤波器

136b：除法器

137：提取单元

140：脉宽调变单元

150：开关控制单元

210、220、230：单相转换模块

212、214、216：H桥转换器

300：三相输入电源

400：负载

800：电压平衡的控制方法

801～808：步骤

R：电阻

Ls：变压器

Lac：电感

Ca1、Ca2、Ca3、Cac：电容

T1～T4：晶体管

PI：比例积分控制器

V_T1～V_T36：控制电压

Vsa、Vsb、Vsc：三相输入电源的电压

ia、ib、ic：三相输入电源的电流

Vdcmn、Vdcan、Vdcbn、Vdccn、Vdca1、Vdca2、Vdca3、Vdcb1、Vdcb2、Vdcb3、Vdcc1、Vdcc2、Vdcc3：直流电压

Vdc*：预定电压

Vdc：整体平均电压

Vdcm、Vdca、Vdcb、Vdcc：单相平均电压

V_IBan、V_IBbn、V_IBcn：各别电压

V_an,ref、V_bn,ref、V_Cn,ref、V_a1,ref～V_a3,ref、V_b1,ref～V_b3,ref、V_c1,ref～V_c3,ref：各别参考电压

V_α,ref、V_β,ref：αβ座标轴参考电压

V_a,ref、V_b,ref、V_c,ref：三相座标轴信号

V_q ^p、V_d ^p：正序电压

V_q ⁿ、V_d ⁿ：负序电压

I_q ^P*、I_d ^p*：正序电流

I_q ^n*、I_d ^n*：负序电流

I_α ^P*、I_β ^p*：αβ座标轴的正序电流

I_α ^n*、I_β ^n*：αβ座标轴的负序电流

P_TB：整体功率

P_CBa、P_CBb、P_CBc：单相功率

P_a,avg、P_b,avg、P_c,avg：单相平均功率

Q_avg：平均虚功率

DS：数字信号

PWM_T1～PWM_T36：脉宽调变信号

具体实施方式

下文举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。

在全篇说明书与权利要求所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭示的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭示的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭示的描述上额外的引导。

关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常指数值的误差或范围于百分之二十以内，较好地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围，或其他近似值。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。

其次，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

另外，关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。

图1根据本发明一实施例绘示电力系统的示意图。如图1所示，补偿电路100通过电阻R、电容Cac及变压器Ls耦接三相(a相、b相及c相)输入电源300，三相输入电源300通过上述变压器Ls输出三个相位相异的电流ia、ib、ic及三个相位相异的电压Vsa、Vsb、Vsc。补偿电路100用以控制电力系统中三个单相转换模块210～230的多个直流电压Vdcmn，于此实施例中为九个直流电压Vdcmn，其中包含对应单相转换模块210的三个直流电压Vdca1、Vdca2、Vdca3，依此类推，直流电压Vdcmn亦包含对应另一单相转换模块220的三个直流电压Vdcb1、Vdcb2、Vdcb3以及又一单相转换模块230的三个直流电压Vdcc1、Vdcc2、Vdcc3。

如图1所示，上述三个单相转换模块210～230分别连接各自的电感Lac，且其耦接于三相输入电源300与负载400之间。其中单相转换模块210～230分别具有多个H桥转换器及相应H桥转换器的电容。举例而言，如图1所示，a相位的单相转换模块210中具有三个H桥转换器212～216，且具有电容Ca1、Ca2、Ca3分别地并联连接H桥转换器212～216。同样地，b相位的单相转换模块220中具有三个H桥转换器及并联连接上述H桥转换器的电容(未绘示)，而c相位的单相转换模块230中也具有三个H桥转换器及并联连接上述H桥转换器的电容(未绘示)。

为方便及清楚说明起见，图1仅例示性地绘示三个H桥转换器212～216，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可依据实际需求调整单相转换模块210～230中任意数量的H桥转换器，不以图1所示为限。

此外，图2根据本发明一实施例绘示图1中a相位的单相转换模块210中H桥转换器212的示意图。如图2所示，图1中的H桥转换器212具有四个晶体管T1～T4，其栅极用以接收补偿电路100的控制电压V_T1～V_T4。同样地，a相位的单相转换模块210中H桥转换器214及H桥转换器216也分别具有四个晶体管(未绘示)，且其栅极也用以接收补偿电路100的控制电压V_T5～V_T12。另外，b相位的单相转换模块220及c相位的单相转换模块230中的每一H桥转换器亦分别具有四个晶体管，其栅极亦皆用以接收补偿电路100的控制电压V_T13～V_T24及V_T25～V_T36。

图3是根据本发明一实施例绘示图1中补偿电路的示意图。补偿电路100包含感测单元110、模拟转数字转换器120、控制器130、脉宽调变单元140及开关控制单元150。

感测单元110用以感测输入至各单相转换模块210～230的三相输入电源300。如图3所示，感测单元110接收来自三相输入电源300的电流ia、ib、ic、电压Vsa、Vsb、Vsc及各单相转换模块210～230的直流电压Vdcmn，并通过模拟转数字转换器120将上述模拟的电流信号ia、ib、ic及模拟的电压信号Vsa、Vsb、Vsc、Vdcmn转换为数字信号DS。

接着，控制器130接收感测单元110所感测的三相输入电源300，并依据取自三相输入电源300的两正序电压V_q ^P、V_d ^p及两负序电压V_q ⁿ、V_d ⁿ输出多个各别参考电压V_a1,ref～V_a3,ref、V_b1,ref～V_b3,ref、V_c1,ref～V_c3,ref。

然后，脉宽调变单元140接收上述各别参考电压V_a1,ref～V_a3,ref、V_b1,ref～V_b3,ref、V_c1,ref～V_c3,ref且将其转换为对应各单相转换模块210～230中各晶体管的脉宽调变信号PWM_T1～PWM_T36，并输出至耦接于控制器130与各单相转换模块210～230之间的开关控制单元150。

开关控制单元150依据各别参考电压V_a1,ref～V_a3,ref、V_b1,ref～V_b3,ref、V_c1,ref～V_c3,ref输出控制信号V_T1～V_T36以调整各单相转换模块210～230中各晶体管的开关切换频率，且控制各单相转换模块210～230中用以驱动负载400的直流电压Vdcmn，使得直流电压Vdcmn的平均值维持于预定电压Vdc*，进而稳定负载400的正常运作。

图4根据本发明一实施例绘示图3中控制器的示意图。如图4所示，控制器130包含整体控制单元131、单相控制单元132、功率平衡单元133、各别控制单元134、电流控制单元135、平均电压计算单元136及提取单元137。

控制器130中的提取单元137用以于三相输入电源300中提取正序电压V_q ^p、V_d ^p及负序电压V_q ⁿ、V_d ⁿ。上述提取正序电压V_q ^p、V_d ^p及负序电压V_q ⁿ、V_d ⁿ的运算可通过以下算式(1)表示。此外，下列算式(1)中ω为三相输入电源300中的基频(Fundamental frequency)。

\begin{matrix} [\begin{matrix} V_{sa} \\ V_{sb} \\ V_{sc} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ - \frac{1}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \\ - \frac{1}{2} & \frac{\sqrt{3}}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} V_{α} \\ V_{β} \end{matrix}] = \\ [\begin{matrix} 1 & 0 \\ - \frac{1}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \\ - \frac{1}{2} & \frac{\sqrt{3}}{2} \end{matrix}] (\begin{matrix} [\begin{matrix} \cos ωt & \sin ωt \\ - \sin ωt & \cos ωt \end{matrix}] [\begin{matrix} V_{q}^{p} \\ V_{d}^{p} \end{matrix}] + [\begin{matrix} \cos ωt & - \sin ωt \\ \sin ωt & \cos ωt \end{matrix}] [\begin{matrix} V_{q}^{n} \\ V_{d}^{n} \end{matrix}] \end{matrix}) \end{matrix} . . . (1)

图5是根据本发明一实施例绘示图4中平均电压计算单元的示意图。如图5所示，控制器130包含平均电压计算单元136，平均电压计算单元136用以依据单相转换模块210～230中各H桥转换器的直流电压Vdcmn，计算出整体平均电压Vdc及单相平均电压Vdcm。如图5所示，将单相转换模块210～230的直流电压Vdcan、Vdcbn、Vdccn分别地通过滤波器136a以移除上述直流电压Vdcan、Vdcbn、Vdccn中的涟波。接着，分别将a相、b相及c相中各自的直流电压Vdcan、Vdcbn、Vdccn相加，再将相加后的结果通过除法器136b以分别地获得a相平均电压Vdca、b相平均电压Vdcb及c相平均电压Vdcc。最后，如图5所示，将a相平均电压Vdca、b相平均电压Vdcb及c相平均电压Vdcc相加后再除以三以获得代表所有相位H桥转换器电压平均值的整体平均电压Vdc。

此外，如图4所示，整体控制单元131用以依据单相转换模块210～230的整体平均电压Vdc及预定电压Vdc*，输出整体功率P_TB。

图6根据本发明一实施例绘示图4中整体控制单元的示意图。如图6所示，整体控制单元131包含比例积分控制器PI。比例积分控制器PI接收整体平均电压Vdc及预定电压Vdc*的差值，以稳定上述差值且将其收敛至零。接着，将上述差值与预定电压Vdc*相乘，以导出整体功率P_TB。图6中比例积分控制器PI的K_pTB为0.4安培/伏特，而K_iTB为4安培/伏特.秒。

再者，如图4所示，单相控制单元132用以依据整体平均电压Vdc及多个单相平均电压Vdcm(即Vdca、Vdcb、Vdcc)，分别地输出多个单相功率P_CBa、P_CBb、P_CBc。其中将上述整体功率P_TB除以三后分别与上述单相功率P_CBa、P_CBb、P_CBc相加以获得多个单相平均功率P_a,avg、P_b,avg、P_c,avg。

图7是根据本发明一实施例绘示图4中单相控制单元的示意图。如图7所示，整体控制单元132包含多个比例积分控制器PI。比例积分控制器PI分别地接收整体平均电压Vdc及单相平均电压Vdcm的多个差值，以稳定上述差值且将此些差值收敛至零。图7中比例积分控制器PI的K_pCB为0.4安培/伏特，而K_iCB为4安培/伏特.秒。接着，如图7所示，将上述差值与单相平均电压Vdca、Vdcb、Vdcc相乘，以分别地导出单相功率P_CBa、P_CBb、P_CBc。

然后，如图4所示，功率平衡单元133用以依据单相平均功率P_a,avg、P_b,avg、P_c,avg、平均虚功率Q_avg、正序电压V_q ^p、V_d ^p及负序电压V_q ⁿ、V_d ⁿ，输出两正序电流I_q ^P*、I_d ^p*及两负序电流I_q ^n*、I_d ^n*。上述功率平衡单元133的运作可通过以下算式(2)实现。

[\begin{matrix} I_{d}^{p *} \\ I_{d}^{p *} \\ I_{q}^{n *} \\ I_{d}^{n *} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} \frac{V_{q}^{p}}{2} + \frac{V_{q}^{n}}{2} & \frac{V_{d}^{q}}{2} - \frac{V_{d}^{n}}{2} & \frac{V_{q}^{n}}{2} + \frac{V_{q}^{p}}{2} & \frac{V_{d}^{n}}{2} - \frac{V_{d}^{p}}{2} \\ \frac{V_{d}^{q}}{2} - \frac{V_{q}^{n}}{4} + \frac{\sqrt{3} V_{d}^{n}}{4} & \frac{V_{d}^{p}}{2} + \frac{\sqrt{3} V_{q}^{n}}{4} + \frac{V_{d}^{n}}{4} & \frac{V_{q}^{n}}{2} - \frac{V_{q}^{p}}{4} + \frac{\sqrt{3} V_{d}^{p}}{4} & \frac{V_{d}^{n}}{2} + \frac{\sqrt{3} V_{q}^{p}}{4} + \frac{V_{d}^{p}}{4} \\ \frac{V_{q}^{p}}{2} - \frac{V_{q}^{n}}{4} - \frac{\sqrt{3} V_{d}^{n}}{4} & \frac{V_{d}^{p}}{2} - \frac{\sqrt{3} V_{q}^{n}}{4} + \frac{V_{d}^{n}}{4} & \frac{V_{q}^{n}}{2} - \frac{V_{q}^{p}}{4} - \frac{{\sqrt{3} V}_{d}^{p}}{4} & \frac{V_{d}^{n}}{2} - \frac{\sqrt{3} V_{q}^{p}}{4} + \frac{V_{d}^{p}}{4} \\ - \frac{3 V_{d}^{p}}{2} & \frac{3 V_{q}^{p}}{2} & - \frac{3 V_{d}^{n}}{2} & \frac{3 V_{q}^{n}}{2} \end{matrix}]}^{- 1} [\begin{matrix} P_{a, avg} \\ P_{b, avg} \\ P_{c, avg} \\ Q_{avg} \end{matrix}] . . . (2)

接着，各别控制单元134用以依据单相转换模块210～230中的直流电压Vdcmn及单相平均电压Vdcm，分别地输出多个各别电压V_IBan、V_IBbn、V_IBcn。上述各别控制单元134的运作可通过以下算式(3)实现。

其中K_IB为2伏特/伏特。

最后，如图4所示，电流控制单元135包含电流调节单元135a、座标轴转换单元135b及转换计算单元135c。

电流控制单元135用以依据正序电流I_q ^P*、I_d ^p*、负序电流I_q ^n*、I_d ^n*及各别电压V_IBan、V_IBbn、V_IBcn，输出各别参考电压V_an,ref、V_bn,ref、Vc_n,ref以调整单相转换模块210～230中各晶体管的开关的切换频率。

如图4所示，座标轴转换单元135b接收正序电流I_q ^P*、I_d ^p*及负序电流I_q ^n*、I_d ^n*且将上述电流的座标轴由qd座标轴转换为αβ座标轴，以输出αβ座标轴的正序电流I_α ^P*、I_β ^p*及负序电流I_α ^n*、I_β ^n*。

电流调节单元135a用以分别地将转换为αβ座标轴的正序电流I_α ^P*、I_β ^p*及负序电流I_α ^n*、I_β ^n*与三相输入电源300的电流ia、ib、ic作比较，以输出αβ座标轴的参考电压V_α,ref、V_β,ref至转换计算单元135c。

转换计算单元135c接收来自电流调节单元135a的αβ座标轴的参考电压V_α,ref、V_β,ref，且将上述于αβ座标轴的参考电压V_α,ref、V_β,ref转换至于abc三相座标轴的信号V_a,ref、V_b,ref、V_c,ref，接着，将V_a,ref、V_b,ref、V_c,ref除以三后分别与各别电压V_IBan、V_IBbn、V_IBcn相加。最终，输出各别参考电压V_an,ref、V_bn,ref、V_cn,ref。

上述各别参考电压V_an,ref，如图3所示，经由脉宽调变单元140及开关控制单元150的运作，输出控制电压V_T1～V_T12以控制a相H桥转换器210中的H桥转换器212～214。同样地，各别参考电压V_bn,ref经由脉宽调变单元140及开关控制单元150的运作，输出控制电压V_T13～V_T24以控制b相H桥转换器220中的H桥转换器。相同地，各别参考电压V_cn,ref经由脉宽调变单元140及开关控制单元150的运作，输出控制电压V_T25～V_T36以控制c相H桥转换器230中的H桥转换器，使得H桥转换器的直流电压Vdcmn维持于一定值，进而使得负载400可正常地运作。

图8是根据本发明一实施例绘示电压平衡的控制方法的流程图。为清楚说明起见，下述实施例是以图1及图4配合图8所示的实施例来进行说明。电压平衡的控制方法800包含感测输入至多个单相转换模块210～230的三相输入电源300(S801)。接着，依据单相转换模块210～230的整体平均电压Vdc及预定电压Vdc*，输出整体功率P_TB(S802)。依据整体平均电压Vdc及多个单相平均电压Vdcm，分别地输出多个单相功率P_CBa、P_CBb、P_CBc(S803)。然后，将整体功率P_TB除以三后分别与单相功率P_CBa、P_CBb、P_CBc相加以获得多个单相平均功率P_a,avg、P_b,avg、P_c,avg(S804)。依据单相平均功率P_a,avg、P_b,avg、P_c,avg、平均虚功率Q_avg、正序电压V_q ^p、V_d ^p及负序电压V_q ⁿ、V_d ⁿ，输出两正序电流I_q ^P*、I_d ^p*及两负序电流I_q ^n*、I_d ^n*(S805)。接着，依据单相转换模块210～230的直流电压Vdcmn及单相平均电压Vdcm，分别地输出多个各别电压V_IBan、V_IBbn、V_IBcn(S806)。依据各别电压V_IBan、V_IBbn、V_IBcn、两正序电流I_q ^P*、I_d ^p*及两负序电流I_q ^n*、I_d ^n*输出多个各别参考电压V_an,ref、V_bn,ref、Vc_n,ref(S807)。最后，依据各别参考电压V_an,ref、V_bn,ref、Vc_n,ref调整单相转换模块210～230中各自的开关切换频率，以控制单相转换模块210～230中各H桥转换器的多个直流电压Vdcmn，使得直流电压Vdcmn的平均值维持于预定电压Vdc*(S808)。

上述控制方法800还包含通过图6中的比例积分控制器PI稳定整体平均电压Vdc及预定电压Vdc*的差值且将差值收敛至零。

上述控制方法800还包含通过图7中的多个比例积分控制器PI稳定整体平均电压Vdc及单相平均电压Vdcm的多个差值且将差值收敛至零。

上述控制方法800还包含通过图5中的滤波器136a移除单相转换模块210～230的直流电压Vdcmn中知涟波，且依据直流电压Vdcmn计算出整体平均电压Vdc及单相平均电压Vdcm。

在上述实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行，图8所示的流程图仅为一实施例，并非用以限定本发明。

图9A是根据本发明一实施例绘示当市电端一条电线接地时输入至补偿电路的电压及电流波型图。图9B系根据本发明一实施例绘示H桥转换器于图9A的电压输入时的直流电压波型图。

如图9A所示，当市电端(即三相输入电源300)正常运作时，三相电压Vsa、Vsb、Vsc及三相电流ia、ib、ic的振幅相同，且相位与彼此相差120度。此时，如图9B所示，电力系统中单相转换模块210～230的直流电压Vdca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2的平均值维持于预定电压80伏特。

然而，当市电端出现异常(一条电线接地)时，如图9A所示，三相电压Vsa、Vsb、Vsc及三相电流ia、ib、ic的振幅相异。此时，单相转换模块210～230的直流电压Vdca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2通过本发明的补偿电路100控制H桥转换器开关切换频率的运作，使得电力系统中单相转换模块210～230的直流电压dca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2的振幅虽然彼此相异，但其平均值仍维持于预定电压80伏特(如图9B所示)，进而稳定负载400的运作。

图10A根据本发明一实施例绘示当市电端两条电线接地时输入至补偿电路的电压及电流波型图。图10B根据本发明一实施例绘示H桥转换器于图10A的电压输入时的直流电压波型图。

如图10A所示，当市电端(即三相输入电源300)正常运作时，三相电压Vsa、Vsb、Vsc及三相电流ia、ib、ic的振幅相同，且相位与彼此相差120度。此时，如图10B所示，电力系统中单相转换模块210～230的直流电压Vdca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2的平均值维持于预定电压80伏特。

然而，当市电端出现异常(两条电线接地)时，如图10A所示，三相电压Vsa、Vsb、Vsc及三相电流ia、ib、ic的振幅相异。此时，单相转换模块210～230的直流电压Vdca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2通过本发明的补偿电路100控制H桥转换器开关切换频率的运作，使得电力系统中单相转换模块210～230的直流电压dca1、Vdca2、Vdcb1、Vdcb2、Vdcc1、Vdcc2的振幅虽然彼此相异，但其平均值仍维持于预定电压80伏特(如图10B所示)，进而稳定负载400的运作。

一般而言，为了配合三相输入电源300的高电压值，上述预定电压Vdc*通常设定为一高电压值，实际的预定电压值可在上述前提下，依据使用者的需求任意地设定。

此外，于前述说明书及图式的标号中，m代表a、b或c，而n代表1、2或3。举例而言，Vdcmn表示Vdca1、Vdca2、Vdca3、Vdcb1、Vdcb2、Vdcb3、Vdcc1、Vdcc2、Vdcc3。

综上所述，本发明将三相输入电源的电压分成正序电压及负序电压，通过正序电压及负序电压于控制器中的运算，使得本发明的补偿电路在三相输入电源不平衡的情况下，仍可控制H桥转换器的直流电压，使其维持一定值，进而使得负载的运作不受三相输入电源不平衡的影响。

虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域具技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种补偿电路，用以控制一电力系统中的多个H桥转换器，该多个H桥转换器耦接于一三相输入电源与一负载之间，该补偿电路包含：

一感测单元，用以感测输入至该多个H桥转换器的该三相输入电源；

一控制器，接收该感测单元所感测的该三相输入电源，并依据取自该三相输入电源的两正序电压及两负序电压输出多个各别参考电压；以及

一开关控制单元，耦接于该控制器与该多个H桥转换器之间，依据该多个各别参考电压调整该多个H桥转换器中各自的开关切换频率，以控制该多个H桥转换器中用以驱动该负载的多个直流电压，使得该多个直流电压的平均值维持于一预定电压。

2.如权利要求1所述的补偿电路，其中该控制器包含：

一整体控制单元，用以依据该多个H桥转换器的一整体平均电压及该预定电压，输出一整体功率；以及

一单相控制单元，用以依据该整体平均电压及多个单相平均电压，分别地输出多个单相功率；

其中将该整体功率除以三后分别与该多个单相功率相加以获得多个单相平均功率。

3.如权利要求2所述的补偿电路，其中该控制器包含：

一功率平衡单元，用以依据该多个单相平均功率、一平均虚功率、该多个正序电压及该多个负序电压，输出两正序电流及两负序电流。

4.如权利要求3所述的补偿电路，其中该控制器包含：

一各别控制单元，用以依据该多个H桥转换器的该多个直流电压及该多个单相平均电压，分别地输出多个各别电压。

5.如权利要求4所述的补偿电路，其中该控制器包含：

一电流控制单元，用以依据该多个正序电流、该多个负序电流及该多个各别电压，输出该多个各别参考电压以调整该多个H桥转换器中该多个开关的切换频率。

6.如权利要求2所述的补偿电路，其中该整体控制单元包含：

一比例积分控制器，用以稳定该整体平均电压及该预定电压的一差值且将该差值收敛至零。

7.如权利要求2所述的补偿电路，其中该单相控制单元包含：

多个比例积分控制器，用以稳定该整体平均电压及该些单相平均电压的多个差值且将该些差值收敛至零。

8.如权利要求1所述的补偿电路，其中该控制器包含：

一平均电压计算单元，用以依据该多个H桥转换器的该多个直流电压计算出该整体平均电压及该多个单相平均电压；

其中该平均电压计算单元具有一滤波器，该滤波器用以移除该多个直流电压中的涟波。

9.如权利要求1所述的补偿电路，其中该电流控制单元包含：

一电流调节单元，用以分别地将转换为另一座标轴的该多个正序电流及该多个负序电流与该三相输入电源的电流作比较，以对该多个eH桥转换器进行电流上的控制。

10.一种电压平衡的控制方法，包含：

感测输入至多个H桥转换器的一三相输入电源；

接收该三相输入电源，并依据取自该三相输入电源的两正序电压及两负序电压输出多个各别参考电压；以及

依据该多个各别参考电压调整该多个H桥转换器中各自的开关切换频率，以控制该些H桥转换器的多个直流电压，使得该多个直流电压的平均值维持于一预定电压。

11.如权利要求10所述的控制方法，其中控制多个些H桥转换器的该多个直流电压的方法还包含：

依据该多个H桥转换器的一整体平均电压及该预定电压，输出一整体功率；

依据该整体平均电压及多个单相平均电压，分别地输出多个单相功率；

将该整体功率除以三后分别与该多个单相功率相加以获得多个单相平均功率；

依据该多个单相平均功率、一平均虚功率、该多个正序电压及该多个负序电压，输出两正序电流及两负序电流；

依据该多个H桥转换器的该多个直流电压及该多个单相平均电压，分别地输出多个各别电压；以及

依据该多个正序电流、该多个负序电流及该多个各别电压，输出该多个各别参考电压。

12.如权利要求11所述的控制方法，还包含：

通过一比例积分控制器稳定该整体平均电压及该预定电压的一差值且将该差值收敛至零。

13.如权利要求11所述的控制方法，还包含：

通过多个比例积分控制器稳定该整体平均电压及该多个单相平均电压的多个差值且将该多个差值收敛至零。

14.如权利要求11所述的控制方法，还包含：

通过一滤波器移除该多个H桥转换器的该多个直流电压中的涟波，且依据该多个直流电压计算出该整体平均电压及该多个单相平均电压。