CN107785898A - 一种基于电流区间判断的新型三电平并联型apf - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于电流区间判断的新型三电平并联型APF，该滤波器采用基于电流区间判断的直接PWM信号修正法，通过对主电路开关器件的工作状态与APF 产生的谐波补偿电流流向间的关系进行分析。使用本发明的新型三电平并联型APF，不仅消除了绝大多数死区，而且大大减少了开关器件的通断次数，降低了开关损耗和开关干扰；电流缓冲区的设置使得无需精确检测电流过零点，避免了电流过零点抖动对控制的干扰；该方案不受APF所采用的控制策略的限制，具有通用性且易于实现；该方案可以在其他条件不变的前提下通过适当降低载波周期来提高APF 的谐波补偿效果。
Description
技术领域
本发明属于有源电力滤波器(APF)死区效应领域，尤其涉及一种基于电流区间判断的新型三电平并联型APF。
背景技术
随着电网谐波问题的日益严重，有源电力滤波技术也越来越受到人们重视。由于构成 APF 功率电路的开关器件存在开关延时，若按理想情况控制极易造成直通现象，损坏开关器件，因此，通常会使触发信号延迟一段时间再导通，这段时间即为死区时间。死区时间的存在会使 PWM 控制脉冲变窄甚至消失(上升和下降沿重叠)，进而导致APF 输出的电压、电流波形发生畸变，对APF的谐波补偿性能造成严重的影响。
为了减小死区效应对 APF谐波补偿性能的影响，目前的研究更倾向于利用电流反馈来进行死区效应补偿，即通过直接检测谐波电流来对开关器件的通断时间进行控制。然而，当前的死区效应补偿策略是在分析电流流向突变发生在同一电平的前提下提出的，因此，电流极性突变发生在同一电平上时，该策略可以对死区效应进行完全补偿。但事实上，当电流流向突变与该相电压状态变化同时、同向进行时，仍存在直通的可能，可见，该方法对死区效应的补偿是不完备的。同时，电流极性的判断对传感器及信号调理电路的精度和抗扰性要求很高，且存在多余的开关状态切换。另外，现有死区效应补偿方法对APF所选的控制策略依赖性较大、延时较长且不具有通用性。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供了一种基于电流区间判断的新型三电平并联型APF，该滤波器采用基于电流区间判断的直接PWM信号修正法，通过对主电路开关器件的工作状态与APF 产生的谐波补偿电流流向间的关系进行分析，该方法在其他因素不变的前提下可以降低对检测和采样环节精度的依赖，避免电流过零处抖动而导致极性误判进而引发桥臂直通，从而减小死区效应对 APF 谐波补偿性能的不良影响。
本发明采用的技术方案是，一种基于电流区间判断的新型三电平并联型APF，包括直接PWM信号修正法、逆变器电路、非线性负载。
所述直接PWM信号修正法，只检测电流信号并在电流过零点前后分别设置缓冲区间的方法，以降低对检测、采样环节的要求，以防过零点抖动导致的极性误判。
所述的逆变器控制电路，采用数字信号处理器TMS320F28335 DSP和可编程逻辑器件FPGA，逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A。
所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。
本发明的有益效果是：本发明的新型三电平并联型APF，不仅消除了绝大多数死区，而且大大减少了开关器件的通断次数，降低了开关损耗和开关干扰；电流缓冲区的设置使得无需精确检测电流过零点，避免了电流过零点抖动对控制的干扰；该方案不受APF所采用的控制策略的限制，具有通用性且易于实现；该方案可以在其他条件不变的前提下通过适当降低载波周期来提高APF 的谐波补偿效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图 1 是本发明电路原理框图。
具体实施方式
如图所示，本发明的新型三电平并联型APF，包括直接PWM信号修正法、逆变器电路、非线性负载。
所述直接PWM信号修正法，由于实际中因受检测回路精度和采样速度等因素的制约，要做到同时对电压、电流信号极性的准确判断并非易事，尤其当过零点发生抖动时极易造成误判而造成误动作或失控现象发生。所以本方法只检测电流信号并在电流过零点前后分别设置缓冲区间的方法，以降低对检测、采样环节的要求，以防过零点抖动导致的极性误判。
所述的逆变器控制电路，采用数字信号处理器TMS320F28335 DSP和可编程逻辑器件FPGA，逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A。由DSP完成电压、电流采样、基波运算、电流闭环控制等处理功能，由FPGA完成DSP之间通信和电压、电流保护。
所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。由于电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的，以此产生谐波，作为谐波源。
以上关于本发明的具体描述，没有局限性，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于电流区间判断的新型三电平并联型APF，其特征在于：该滤波器采用基于电流区间判断的直接PWM信号修正法，通过对主电路开关器件的工作状态与APF 产生的谐波补偿电流流向间的关系进行分析。
2.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述直接PWM信号修正法，只检测电流信号并在电流过零点前后分别设置缓冲区间的方法，以降低对检测、采样环节的要求，以防过零点抖动导致的极性误判。
3.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述的逆变器控制电路，采用数字信号处理器TMS320F28335 DSP和可编程逻辑器件FPGA，逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A，由DSP完成电压、电流采样、基波运算、电流闭环控制等处理功能，由FPGA完成DSP之间通信和电压、电流保护。
4.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成，由于电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的，以此产生谐波，作为谐波源。
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| CN114070097B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-08-18 | 漳州科华电气技术有限公司 | 交流变换电路的驱动控制方法及相关装置 |
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