CN104810830A - 三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法，在传统三相逆变器基础上再增加一组桥臂，用来补偿中线上的零序电流。使用基于i_p-i_q法的无锁相环三相四线制系统正序电压电量检测方法和零序电流解耦算法，简化了电路结构，提高了装置的响应速度。电路结构可以提高直流电压的利用率，减小电容容量；该方法不仅省去了锁相环电路，简化了电路结构，而且可以避免由于电网频率偏移给检测电路带来的影响；减轻了三相电流的不对称，提高了电路补偿效果。

Description

三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法

技术领域

本发明涉及一种电力不平衡控制技术，特别涉及一种三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法。

背景技术

近几十年，伴随着电力电子技术的快速发展，各种电力电子装置在电力系统，工业、交通、家庭等众多领域中得到了广泛的应用，这些非线性、不平衡的负荷，不仅使电网电压和电流发生畸变，产生大量谐波，而且会引起配电网三相电流不对称，导致配电网中性点电压偏移，使三相电压不对称。另外许多电力电子装置都需要消耗大量的无功功率，这些无功功率不仅使线路电压降低，而且增加了线路和设备的损耗。上述问题已经越来越严重地影响了配电网和用电设备的安全，稳定运行。

为了能够解决上述问题，1986年著名的电力系统专家N.GHingorani博士提出了柔性交流输电技术(flexible AC transmission system，FACTS)。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是其中一种非常重要的设备，其具有自适应能力强，动作响应速度快，补偿效果好等特点，已成为改善配电网电能质量方面的研究热点。但是在实际低压配电网中，多采用三相四线制供电，同时配电网中存在各种单相负载，实际系统不可能保持完全的平衡，经常会出现三相负载不平衡，产生零序电流。而现有的D-STATCOM主要是针对三相三线制电网的，在三相四线制配电网中无法实现对中线上的零序电流的有效补偿，且当三相电网电压发生畸变或不平衡时，锁相环无法准确测得电网电压的相位。

发明内容

本发明是针对静止同步补偿器如何适用于三相四线制配电网的问题，提出了一种三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法，能够在电网电压发生畸变和不平衡的情况下，有效地抑制配电网中谐波以及不平衡电流，补偿系统所需无功功率。

本发明的技术方案为：一种一种三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路，逆变电路的直流侧储能电容并联在四桥臂全桥逆变电路上，四桥臂全桥逆变电路由四组桥臂并联而成，每组桥臂包括两个串联的全控型器件，每个全控性器件上反并联一个二极管，每组桥臂两个全控型器件串联连接点通过交流滤波电感输出，四桥臂全桥逆变电路四路输出并联到电力系统输出的交流ABC三相和中线N上，控制电路输出控制四桥臂全桥逆变电路中的八个全控型器件通断。

所述控制电路依次包括电流检测单元、PWM信号发生单元、驱动电路单元，其中电流检测单元依次包括电网侧电压正序分量检测电路、负载侧零序电流解耦电路、负载侧谐波和无功电流检测电路。

所述三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)电网侧电压正序分量检测电路采集电网输出侧三相电压，经过计算得到电网侧电压的正序分量，将该正序分量送入锁相环，得到与电网基波正序分量的相位：

电网侧电压的正序分量为：

       $\left[\begin{array}{c}{U}_{a1f}\\ U_{b1f}\\ U_{1\mathrm{fc}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_0^{\′}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{11})\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{11}-120)\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{11}+120)\end{array}\right],$

其中 $C_{23}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right],{C_0}^{\′}=C_{2r/2s}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]$ 为三相电压在旋转直角坐标系中的p轴和q轴分量通过低通滤波器得到直流分量 U₁₁为电网侧基波电压有效值的正序分量，ω为电压角频率，ω₀为电压频率为50HZ时的角频率,φ₁₁为基波的初相位；

2)负载侧零序电流解耦电路采集负载侧三相电流，将各相负载电流i_la、i_lb、i_lc减去各自的零序电流i_la0、i_lb0、i_lc0，即可得到各相与零序电流解耦后的负载电流i'_la、i'_lb、i'_lc，

       $i_{\mathrm{lao}}=i_{\mathrm{lbo}}=i_{\mathrm{lco}}=\frac{i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}}}{3}$

i′_la＝i_la-i_la0

i′_lb＝i_lb-i_lb0

          ；

i′_lc＝i_lc-i_lc0

3)将步骤2)得到的经过零序电流解耦之后的A相、B相、C相的负载电流i′_la、i′_lb、i′_lc送入负载侧谐波和无功电流检测电路，再将步骤1)得到的电网电压基波正序相位，通过正弦和余弦发生电路送入矩阵C_2s/2r和矩阵C_2r/2s，然后将由步骤2)得到的零序电流解耦后的负载i'_la、i'_lb、i'_lc变换到旋转dq0坐标系中，得到电流分量i_p、i_q，其中i_p和电网电压合成矢量具有相同的方向，记为瞬时有功电流，i_q与电网电压合成矢量相垂直，记为瞬时无功电流，将瞬时无功电流i_p置0，同时将i_p通过低通滤波器，得到直流分量再经过pq-abc逆变换计算得到负荷电流的基波有功分量i_af、i_bf、i_cf，与解耦后的负载电流相减即可计算出三相电流中谐波和无功电流，分别作为逆变器三相指令电流最后将各相零序电流求和后取反，即得到中性线指令电流具体公式如下：

       $\left[\begin{array}{c}{i}_p\\ i_q\end{array}\right]=C_{2s/2r}{C}_{32}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{la}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lb}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lc}}^{\′}\end{array}\right],C_0=C_{2s/2r}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right],C_{32}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right],$

       $\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{af}}\\ i_{\mathrm{bf}}\\ i_{\mathrm{cf}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_{2r/2s}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{i_p}\\ 0\end{array}\right],$

       $i_a^{*}=i_{\mathrm{la}}^{\′}-i_{\mathrm{af}}$

       $i_b^{*}=i_{\mathrm{lb}}^{\′}-i_{\mathrm{bf}},$

       $i_c^{*}=i_{\mathrm{lc}}^{\′}-i_{\mathrm{cf}}$

       $i_n^{*}=-(i_{\mathrm{lao}}+i_{\mathrm{lbo}}+i_{\mathrm{lco}})=-(i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}});$

4)PWM信号发生单元，采用电流三角波比较的电流跟踪方式控制主电路逆变器输出的电流：把指令电流和逆变电路实际输出电流i_ca、i_cb、i_cc、i_cn进行比较，求出偏差电流，通过放大器放大后，再去与三角波进行比较，产生PWM波形；

5)驱动电路单元，将PWM信号发生单元输出的PWM脉冲放大，驱动功率晶体管通断。

本发明的有益效果在于：本发明三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路及控制方法，电路结构可以提高直流电压的利用率，减小电容容量；该方法不仅省去了锁相环电路，简化了电路结构，而且可以避免由于电网频率偏移给检测检测电路带来的影响；减轻了三相电流的不对称，提高了电路补偿效果。

附图说明

图1为本发明三相四线制四桥臂静止同步补偿器主电路结构图；

图2为本发明三相四线制四桥臂静止同步补偿器控制电路框图；

图3为本发明基于i_p-i_q法的无锁相环三相四线制系统谐波正序电压检测电路图；

图4是本发明基于i_p-i_q谐波电流检测电路图；

图5是本发明三角波比较方式电流跟踪型逆变电路图。

具体实施方式

本发明在主电路方面，在传统三相逆变器基础上再增加一组桥臂，用来补偿中线上的零序电流。在控制电路方面，本发明使用基于i_p-i_q法的无锁相环三相四线制系统正序电压电量检测方法和零序电流解耦算法，简化了电路结构，提高了装置的响应速度。同时通过将零序电流从三相电流中解耦出来单独补偿，有效地减轻了三相电流的不平衡，提高了补偿的精度。

如图1所示三相四线制四桥臂静止同步补偿器主电路结构图，主要包括储能电容、四桥臂逆变电路和交流滤波电路三个部分：

第一部分、储能电容，接在逆变电路的直流侧，主要功能是为四桥臂D-STATCOM提供直流电压支撑，由于本发明中将中线电流的补偿从原先的三相电流补偿中解耦出来，减小了系统的不对称性。同时所采用的四桥臂电路结构提高了直流电压的利用率，这两方面都有利于减小电容C1容量。

第二部分、四桥臂全桥逆变电路，整个逆变电路处在储能电容和交流滤波电路之间，主要功能是通过控制八个全控型器件(如GTO、IGCT、IEGT等)的开通与关断，控制逆变电路各相输出电流。电路由四组桥臂并联而成，每组桥臂包括两个串联的全控型器件，每个全控性器件上反并联一个二极管，如图中G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈为全控型器件，D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、F₆、D₇、D₈为与相应可关断器件反并联的二极管，这8个二极管作为负载向直流侧反馈能量的通道，同时起着使负载电流连续的作用。

第三部分、交流滤波电路，其主要由电抗器L1组成，每组桥臂两个全控型器件串联连接点通过交流滤波电感输出，输出并联到电力系统输出的交流ABC三相和中线N上，同时电抗器L本身可以用于限制电流，防止逆变器故障或系统故障时产生过大的电流。

如图2所示三相四线制四桥臂静止同步补偿器控制电路框图，整个控制电路包括电流检测单元、PWM信号发生单元、驱动电路单元，其中电流检测单元又分为电网侧电压正序分量检测、负载侧零序电流解耦、负载侧谐波和无功电流检测这三个部分。整个控制具体的流程主要包括以下步骤：

1)使用电流检测单元中的电网侧电压正序分量检测部分，该部分采用了基于i_p-i_q法的无锁相环三相四线制系统谐波正序电压检测，如图3所示基于i_p-i_q法的无锁相环三相四线制系统谐波正序电压检测电路图，U_sa、U_sb、U_sc分别为电网侧A相、B相、C相三相电压，因为实际电网存在三相电压发生畸变和不对称，因此可以将其分为正序、负序和零序分量，如式(1)所示，表示三相电压U_sa、U_sb、U_sc，式中U表示电压有效值，下标1表示正序分量，2表示负序分量，0表示零序分量，n表示谐波的阶次，ω表示电压角频率，φ表示某次谐波的初相位。

       $\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{sa}}\\ U_{\mathrm{sb}}\\ U_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\sqrt{2}\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\begin{array}{c}{U}_{1n}\sin \left[{\mathrm{n\ωt}+\mathrm{\φ}}_{1n}\right]+U_{2n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{2n}]\\ +U_{0n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{0n}]\end{array}\right\}\\ \sqrt{2}\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\begin{array}{c}{U}_{1n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{1n}-120]+U_{2n}\sin [\mathrm{n\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{2n}+120]\\ +U_{0n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{0n}]\end{array}\right\}\\ \sqrt{2}\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\begin{array}{c}{U}_{1n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{1n}+120]+U_{2n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{2n}-120]\\ +U_{0n}\sin [\mathrm{n\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{0n}]\end{array}\right\}\end{array}\right]---\left(1\right)$

考虑到我国电网电压频率为50Hz，其对应的角频率为

ω₀＝2лf＝314rad/s       (2)

将公式(1)进行abc-pq坐标变换，变换过程中，令矩阵C_2s/2r和C_2r/2s中的角频率ω取ω₀，分别得C₀和C′₀，代入式(1)如公式(3)，

       $\left[\begin{array}{c}{U}_p^{\′}\\ U_q^{\′}\end{array}\right]=C_O{C}_{32}\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{sa}}\\ U_{\mathrm{sb}}\\ U_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}{\mathrm{\Σ}}_n\left\{\begin{array}{c}{U}_{1n}\cos [(\mathrm{n\ω}-{\mathrm{\ω}}_0)t+{\mathrm{\φ}}_{1n}]\\ -U_{2n}\cos [\left(n{\mathrm{\ω}+\mathrm{\ω}}_0\right)t+{\mathrm{\φ}}_{2n}]\end{array}\right\}\\ -\sqrt{3}{\mathrm{\Σ}}_n\left\{\begin{array}{c}{U}_{1n}\sin [\left(n{\mathrm{\ω}-\mathrm{\ω}}_0\right)t+{\mathrm{\φ}}_{1n}]\\ +U_{2n}\sin [\left(n{\mathrm{\ω}+\mathrm{\ω}}_0\right)t+{\mathrm{\φ}}_{2n}]\end{array}\right\}\end{array}\right]---\left(3\right)$

U′_p和U′_q为三相电压在旋转直角坐标系中的p轴和q轴分量，在上式中

       $C_{32}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

       $C_0=C_{2s/2r}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right]---\left(5\right)$

将U′_p和U′_q通过低通滤波器得到直流分量

       $\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}{U}_{1n}\cos [\left(n{\mathrm{\ω}-\mathrm{\ω}}_0\right)t+{\mathrm{\φ}}_{1n}]\\ -\sqrt{3}{U}_{1n}\cos [\left(n{\mathrm{\ω}-\mathrm{\ω}}_0\right)t+{\mathrm{\φ}}_{1n}]\end{array}\right]---\left(6\right)$

将公式(6)作pq-abc的坐标逆变换得电网侧电压的正序分量公式(7)：

       $\left[\begin{array}{c}{U}_{a1f}\\ U_{b1f}\\ U_{1\mathrm{fc}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_0^{\′}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\sqrt{2}{U}_{11}\sin \left(\mathrm{\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{11}\right)\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{11}-120)\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ω}{t+\mathrm{\φ}}_{11}+120)\end{array}\right]---\left(7\right)$

       $C_{23}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right]---\left(8\right)$

       ${C_0}^{\′}=C_{2r/2s}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right]---\left(9\right)$

通过上述公式(1)～(9)的求解，可以得到电网侧电压的正序分量，将该正序分量送入锁相环，就可以得到与电网基波正序分量的相位。

2)使用电流检测单元中的负载侧零序电流解耦部分，在三相四线制系统中，三相电流的正序、负序分量分别对称，而零序分量则相等，根据这一原则，由式(10)可得三相电路中各相的零序电流分量，将各相负载电流i_la、i_lb、i_lc减去各自的零序电流如式(11)，即可得到各相与零序电流解耦后的负载电流i'_la、i'_lb、i'_lc。

       $i_{\mathrm{lao}}=i_{\mathrm{lbo}}=i_{\mathrm{lco}}=\frac{i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}}}{3}---\left(10\right)$

i′_la＝i_la-i_la0

i′_lb＝i_lb-i_lb0                      (11)

i′_lc＝i_lc-i_lc0

3)使用电流检测单元的负载侧谐波、无功电流检测。如图4所示基于i_p-i_q谐波电流检测电路图，将由步骤2)得到的经过零序电流解耦之后的A相、B相、C相的负载电流i′_la、i′_lb、i′_lc送入该检测单元，检测三相四线制配电网中的谐波和无功电流，该检测单元采用了基于i_p-i_q谐波电流检测法，将由步骤1)得到的电网电压基波正序相位，通过正弦和余弦发生电路送入矩阵C_2s/2r和矩阵C_2r/2s，然后将由步骤2)得到的零序电流解耦后的负载i'_la、i'_lb、i'_lc由式(12)变换到旋转dq0坐标系中，得到电流分量i_p、i_q。其中i_p和电网电压合成矢量具有相同的方向，记为瞬时有功电流。i_q与电网电压合成矢量相垂直，记为瞬时无功电流，因之前已经将零序电流解耦出去，故不存在0轴电流。为了获取负载电流中正序分量，将瞬时无功电流i_p置0，同时将i_p通过低通滤波器，得到直流分量再经过式(13)进行pq-abc逆变换计算得到负荷电流的基波有功分量i_af、i_bf、i_cf，与解耦后的负载电流相减即可计算出三相电流中谐波和无功电流，分别作为逆变器三相指令电流最后，如式(14)所示。最后，将由式(10)得到的各相零序电流求和后取反，即得到中性线指令电流如式(15)所示。。

       $\left[\begin{array}{c}{i}_p\\ i_q\end{array}\right]=C_{2s/2r}{C}_{32}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{la}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lb}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lc}}^{\′}\end{array}\right]---\left(12\right)$

       $\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{af}}\\ i_{\mathrm{bf}}\\ i_{\mathrm{cf}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_{2r/2s}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{i_p}\\ 0\end{array}\right]---\left(13\right)$

       $\begin{array}{c}{i}_a^{*}=i_{\mathrm{la}}^{\′}-i_{\mathrm{af}}\\ i_b^{*}=i_{\mathrm{lb}}^{\′}-i_{\mathrm{bf}}\\ i_c^{*}=i_{\mathrm{lc}}^{\′}-i_{\mathrm{cf}}\end{array}---\left(14\right)$

       $i_n^{*}=-(i_{\mathrm{lao}}+i_{\mathrm{lbo}}+i_{\mathrm{lco}})=-(i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}})---\left(15\right)$

4)PWM信号发生，为了控制主电路逆变器输出的电流能够快速了跟踪指令电流，电路采用电流三角波比较的电流跟踪方式。把指令电流和逆变电路实际输出电流i_ca、i_cb、i_cc、i_cn进行比较，求出偏差电流，通过放大器A放大后，再去与三角波进行比较，产生PWM波形。其电路结构如图5所示。

5)驱动电路起功率放大作用，将PWM信号发生单元输出的PWM脉冲放大，驱动功率晶体管通断。

Claims (3)

1.一种三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路，其特征在于，逆变电路的直流侧储能电容并联在四桥臂全桥逆变电路上，四桥臂全桥逆变电路由四组桥臂并联而成，每组桥臂包括两个串联的全控型器件，每个全控性器件上反并联一个二极管，每组桥臂两个全控型器件串联连接点通过交流滤波电感输出，四桥臂全桥逆变电路四路输出并联到电力系统输出的交流ABC三相和中线N上，控制电路输出控制四桥臂全桥逆变电路中的八个全控型器件通断。

2.根据权利要求1所述三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路，其特征在于，所述控制电路依次包括电流检测单元、PWM信号发生单元、驱动电路单元，其中电流检测单元依次包括电网侧电压正序分量检测电路、负载侧零序电流解耦电路、负载侧谐波和无功电流检测电路。

3.根据权利要求2所述三相四线制四桥臂静止同步补偿器电路的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)电网侧电压正序分量检测电路采集电网输出侧三相电压，经过计算得到电网侧电压的正序分量，将该正序分量送入锁相环，得到与电网基波正序分量的相位：

电网侧电压的正序分量为：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{a1f}\\ U_{b1f}\\ U_{1\mathrm{fc}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_0^{\′}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{11})\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{11}-120)\\ \sqrt{2}{U}_{11}\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{11}+120)\end{array}\right],$

其中 $C_{23}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right],$ ${C_0}^{\′}=C_{2r/2s}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{U_p^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{U_q^{\′}}\end{array}\right]$ 为三相电压在旋转直角坐标系中的p轴和q轴分量通过低通滤波器得到直流分量 U₁₁为电网侧基波电压有效值的正序分量，ω为电压角频率，ω₀为电压频率为50HZ时的角频率,φ₁₁为基波的初相位；

2)负载侧零序电流解耦电路采集负载侧三相电流，将各相负载电流i_la、i_lb、i_lc减去各自的零序电流i_la0、i_lb0、i_lc0，即可得到各相与零序电流解耦后的负载电流i′_la、i′_lb、i′_lc，

$i_{\mathrm{lao}}=i_{\mathrm{lbo}}=i_{\mathrm{lco}}=\frac{i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}}}{3}$

i′_la＝i_la-i_la0

i′_cb＝i_lb-i_lb0；

i′_lc＝i_lc-i_lc0

3)将步骤2)得到的经过零序电流解耦之后的A相、B相、C相的负载电流i′_la、i′_lb、i′_lc送入负载侧谐波和无功电流检测电路，再将步骤1)得到的电网电压基波正序相位，通过正弦和余弦发生电路送入矩阵c_2s/2r和矩阵c_2r/2s，然后将由步骤2)得到的零序电流解耦后的负载i′_la、i′_lb、i′_lc变换到旋转dq0坐标系中，得到电流分量i_p、i_q，其中i_p和电网电压合成矢量具有相同的方向，记为瞬时有功电流，i_q与电网电压合成矢量相垂直，记为瞬时无功电流，将瞬时无功电流i_p置0，同时将i_p通过低通滤波器，得到直流分量再经过pq-abc逆变换计算得到负荷电流的基波有功分量i_af、i_bf、i_cf，与解耦后的负载电流相减即可计算出三相电流中谐波和无功电流，分别作为逆变器三相指令电流最后将各相零序电流求和后取反，即得到中性线指令电流具体公式如下：

$\left[\begin{array}{c}{i}_p\\ i_q\end{array}\right]=C_{2s/2r}{C}_{32}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{la}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lb}}^{\′}\\ i_{\mathrm{lc}}^{\′}\end{array}\right],$ $C_0=C_{2s/2r}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\\ -\sin \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)& \cos \left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)\end{array}\right],$ $C_{32}=\sqrt{2/3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}& \sqrt{\frac{1}{2}}\end{array}\right],$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{af}}\\ i_{\mathrm{bf}}\\ i_{\mathrm{cf}}\end{array}\right]=C_{23}{C}_{2r/2s}\left[\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{i_p}\\ 0\end{array}\right],$

$i_a^{*}=i_{\mathrm{la}}^{\′}-i_{\mathrm{af}}$

$i_b^{*}=i_{\mathrm{lb}}^{\′}-i_{\mathrm{bf}},$

$i_c^{*}=i_{\mathrm{lc}}^{\′}-i_{\mathrm{cf}}$

$i_n^{*}=-(i_{\mathrm{lao}}+i_{\mathrm{lbo}}+i_{\mathrm{lco}})=-(i_{\mathrm{la}}+i_{\mathrm{lb}}+i_{\mathrm{lc}});$

4)PWM信号发生单元，采用电流三角波比较的电流跟踪方式控制主电路逆变器输出的电流：把指令电流和逆变电路实际输出电流i_ca、i_cb、i_cc、i_cn进行比较，求出偏差电流，通过放大器放大后，再去与三角波进行比较，产生PWM波形；

5)驱动电路单元，将PWM信号发生单元输出的PWM脉冲放大，驱动功率晶体管通断。