CN201674228U - 交错滞环跟踪补偿电流发生器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种交错滞环跟踪补偿电流发生器。它采用两个逆变桥并联工作，两个逆变桥均采用滞环跟踪控制方法驱动，对应的两组滞环比较单元跟踪相同的指令信号，但输出驱动脉冲的相位彼此交错180度。两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中，对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的，并联后相互叠加，输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍；而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的高频纹波电流分量是近似等幅反相的，可相互抵消，从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。可使直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46%左右，使电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到综合改善。

Description

交错滞环跟踪补偿电流发生器
技术领域
本实用新型涉及一种滞环跟踪补偿电流发生器，尤其涉及一种用于对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动跟踪补偿的交错滞环跟踪补偿电流发生器。
背景技术
采用现代电力电子技术对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动补偿，是近年来发展起来的柔性输电技术（FACTS）和用户电力技术（D-FACTS）中的重要内容。例如有源电力滤波器（APF）和静止同步补偿器（STATCOM）等，都属于采用现代电力电子技术制造的补偿电流发生器。
为了取得高效率、高速度的效果，这类补偿电流发生器常采用滞环跟踪方法或PWM调制方法产生所需的快速变化的高强度补偿电流。由于滞环跟踪方法的电流跟踪速度明显优于载波频率固定的PWM调制方法，因此在诸如有源电力滤波器等要求补偿电流具备高速跟踪谐波变化的应用场合，采用滞环跟踪方法可以取得更优良的技术性能。滞环跟踪方法是将补偿电流发生器的输出电流瞬时值i O与指令信号i S进行比较，如果i O＜(i S－δ)，则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器线性增大输出电流i O；如果i O＞(i S＋δ)，则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器的作用线性减小输出电流i O 。其中δ为预先设定的滞环跟踪误差限，是一个适当小的常量。如此，补偿电流发生器的输出电流瞬时值i O将会在i S±δ的范围内跟踪i S的变化，产生所需的补偿电流。
公知的滞环跟踪补偿电流发生器存在以下不足：
1）公知的滞环跟踪补偿电流发生器产生的补偿电流中含有较高强度纹波电流，导致电磁干扰。若要降低纹波电流水平，则需要采用较小的δ值，但这会增加逆变桥的开关频率，导致损耗增大，并且开关频率受半导体功率器件开关速度限制，不可能过分提高；如果采用电感量较大的输出电感器，可以降低逆变桥的开关频率，但会限制输出电流的最大变化率，影响跟踪补偿速度和效果，同时会增加电感器的体积、重量和成本。因此需要在几个限制因素中进行折中选择，导致对补偿电流发生器技术性能的限制。
2）补偿电流发生器工作时，其逆变桥的直流回路中也存在较大纹波电流，导致直流母线电压波动，并在直流母线电容器中产生较大损耗。为保证装置正常工作，需要较大的直流母线电容器，增加了装置的体积、重量和成本。
3）采用两个逆变桥交错驱动方法可有效降低输出纹波电流和直流回路中的纹波电流，但公知的交错驱动方法仅适应于逆变桥开关频率固定的PWM调制方式，而对于滞环跟踪补偿电流发生器，因逆变桥的开关频率和相位都是不断变化的，无法采用公知技术实现两个逆变桥的交错驱动。
专利申请200910019887《交错驱动PWM补偿电流发生器及其控制方法》公开了一种通过载波相位交错实现对两个逆变桥交错驱动，从而使相互并联的两个逆变桥的输出电流纹波相位交错抵消的装置和控制方法，可显著提高采用固定开关频率PWM调制方式的补偿电流发生器的技术性能。但是，该方法仅适用于开关频率固定的PWM调制方式。在有源电力滤波器等应用领域，要求补偿电流能够以尽可能高的速度跟踪被补偿线路中的谐波电流变化，采用滞环跟踪调制方式可以取得比开关频率固定的PWM调制方式更快的电流跟踪速度，从而获得更好的技术性能。而专利申请200910019887公开的方法不能适用于开关频率不断变化的滞环跟踪调制方式，制约了采用滞环跟踪调制方式的补偿电流发生器技术性能的进一步提高。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了改善公知滞环跟踪补偿电流发生器存在的上述不足，提供一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，它能够实现两个滞环跟踪逆变桥的并联锁相交错运行，从而可以采用较低的开关频率和较小的输出电感器，取得比公知技术方法显著降低的输出纹波电流，同时直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46%左右，使滞环跟踪补偿电流发生器的电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到进一步的综合改善。
为实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：
一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，它主要由直流母线电容器（1）、逆变桥Ⅰ（2）、逆变桥Ⅱ（3）、电感器Ⅰ（4）、电感器Ⅱ（5）、驱动电路Ⅰ（6）、驱动电路Ⅱ（7）、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）、反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）、电流检测单元Ⅰ（20）、电流检测单元Ⅱ（21）、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ（22、23、24）、运算与控制单元（25）构成；其中，逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的直流母线并联在一起，与共用的直流母线电容器（1）连接；逆变桥Ⅰ（2）的逆变输出端接电感器Ⅰ（4）的输入端，逆变桥Ⅱ（3）的逆变输出端接电感器Ⅱ（5）的输入端；电感器Ⅰ（4）和电感器Ⅱ（5）的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ（2）的控制端与驱动电路Ⅰ（6）的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ（3）的控制端与驱动电路Ⅱ（7）的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ（6）的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的输出端连接，驱动电路Ⅱ（7）的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ（20）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ（21）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；鉴相单元Ⅰ（11）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的输出端；鉴相单元Ⅱ（12）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的输出端；鉴相单元Ⅲ（13）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的输出端；电流检测单元Ⅰ（20）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ（2）的三相逆变输出回路中；电流检测单元Ⅱ（21）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ（3）的三相逆变输出回路中；运算与控制单元（25）的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ（24）的二次侧；电流互感器组Ⅲ（24）的一次侧串联在被补偿电力线路中。
一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，它主要由两个串联的直流母线电容器（1）、逆变桥Ⅰ（2）、逆变桥Ⅱ（3）、电感器Ⅰ（4）、电感器Ⅱ（5）、驱动电路Ⅰ（6）、驱动电路Ⅱ（7）、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）、反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）、电流检测单元Ⅰ（20）、电流检测单元Ⅱ（21）、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ（22、23、24）、运算与控制单元（25）构成；其中，逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的直流母线并联在一起，与共用的两个串联的直流母线电容器（1）连接，同时两个串联的直流母线电容器（1）的连接点还与三相四线式被补偿电力线路的中线连接；逆变桥Ⅰ（2）的逆变输出端接电感器Ⅰ（4）的输入端，逆变桥Ⅱ（3）的逆变输出端接电感器Ⅱ（5）的输入端；电感器Ⅰ（4）和电感器Ⅱ（5）的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ（2）的控制端与驱动电路Ⅰ（6）的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ（3）的控制端与驱动电路Ⅱ（7）的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ（6）的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的输出端连接，驱动电路Ⅱ（7）的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ（20）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ（21）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；鉴相单元Ⅰ（11）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的输出端；鉴相单元Ⅱ（12）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的输出端；鉴相单元Ⅲ（13）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的输出端；电流检测单元Ⅰ（20）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ（2）的三相逆变输出回路中；电流检测单元Ⅱ（21）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ（3）的三相逆变输出回路中；运算与控制单元（25）的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ（24）的二次侧；电流互感器组Ⅲ（24）的一次侧串联在被补偿电力线路中。
所述滞环比较单元Ⅰ－Ⅵ（8、9、10、17、18、19）具有相同的内部结构，它由比较器Ⅰ（26）、加法单元Ⅰ（27）、选通开关Ⅰ（28）、选通开关Ⅱ（29）、非门（30）、反相单元Ⅳ（31）、加法单元Ⅱ（32）、基准环宽产生单元Ⅰ（33）构成；其中，比较器Ⅰ（26）的输出端接所述滞环比较单元的输出端；比较器Ⅰ（26）的“－”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端；比较器Ⅰ（26）的“＋”输入端接加法单元Ⅰ（27）的输出端；加法单元Ⅰ（27）的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端，另一个输入端接选通开关Ⅰ（28）和选通开关Ⅱ（29）的输出端；选通开关Ⅰ（28）的输入端接加法单元Ⅱ（32）的输出端；选通开关Ⅱ（29）的输入端接反相单元Ⅳ（31）的输出端；反相单元Ⅳ（31）的输入端接加法单元Ⅱ（32）的输出端；接选通开关Ⅰ（28）的控制输入端接比较器Ⅰ（26）的输出端；选通开关Ⅱ（29）的控制输入端接非门（30）的输出端；非门（30）的输入端接比较器Ⅰ（26）的输出端；加法单元Ⅱ（32）的一个输入端接基准环宽产生单元Ⅰ（33）的输出端，另一个输入端接所述滞环比较单元的滞环控制信号输入端。
所述鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）具有相同的内部结构，它由二分频单元Ⅰ（34）、二分频单元Ⅱ（35）、异或运算单元（36）、电平移动单元Ⅰ（37）、积分运算单元Ⅰ（38）构成；二分频单元Ⅰ（34）和二分频单元Ⅱ（35）的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端；二分频单元Ⅰ（34）和二分频单元Ⅱ（35）的输出端分别接异或运算单元（36）的两个输入端；异或运算单元（36）的输出端接电平移动单元Ⅰ（37）的输入端；电平移动单元Ⅰ（37）的输出端接积分运算单元Ⅰ（38）的输入端；积分运算单元Ⅰ（38）的输出端接所述鉴相单元的输出端。
一种交错滞环跟踪补偿电流发生器控制方法，它的步骤为：
⑴由运算与控制单元（25）按公知方法分析被补偿电力线路L1、L2、L3中对应的A、B、C三相电流的补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中A相补偿电流指令信号为i SA，B相补偿电流指令信号为i SB，C相补偿电流指令信号为i SC；
⑵ 分别将每相补偿电流指令信号同时送入与该相对应的两个滞环比较单元的指令信号输入端；
⑶ 将逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的各相逆变输出电流检测信号分别反馈至对应的各相滞环比较单元的反馈信号输入端；
⑷ 将对应每相的两个滞环比较单元的输出信号分别送入对应该相的鉴相单元的两个输入端，由鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并根据二者的相位差产生鉴相输出信号；
⑸ 将鉴相输出信号送入对应该相的一个滞环比较单元的滞环控制信号输入端，将鉴相输出信号的反相信号送入对应该相的另一个滞环比较单元的滞环控制信号输入端；
⑹对应各相的滞环比较单元将逆变输出电流检测信号与i S进行滞环比较：分别根据比较结果输出高电平、低电平或维持原状态不变；
⑺ 驱动电路Ⅰ（6）和驱动电路Ⅱ（7）按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）中对应各相的上下桥臂：
当滞环比较单元输出高电平时驱动对应的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元输出低电平时驱动对应的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
与所述被补偿线路L1相对应的A相电流的具体控制方法如下：
⑴由运算与控制单元（25）按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中A相补偿电流指令信号为i SA；
⑵ 将i SA同时送入滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的指令信号输入端；
⑶ 将逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的A相逆变输出电流检测信号i O1A和i O2A分别反馈至滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的反馈信号输入端；
⑷ 将滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的输出信号分别送入鉴相单元Ⅰ（11）的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pA：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中：k为＞0的常量，φ 1A和φ 2A分别为对应A相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pA送入滞环比较单元Ⅰ（8）的滞环控制信号输入端，将I pA的反相信号－I pA送入滞环比较单元Ⅳ（17）的滞环控制信号输入端；
⑹ 滞环比较单元Ⅰ（8）按照以下规律对i O1A和i SA进行滞环比较：
                                当i O1A＜i SA－(δ＋I pA) 时，输出高电平；
                                当i O1A＞i SA＋(δ＋I pA) 时，输出低电平；
                                当i SA－(δ＋I pA) ≤ i O1A ≤ i SA＋(δ＋I pA) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ（33）产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅳ（17）按照以下规律对i O2A和i SA进行滞环比较：
                                当i O2A＜i SA－(δ－I pA) 时，输出高电平；
                                当i O2A＞i SA＋(δ－I pA) 时，输出低电平；
                                当i SA－(δ－I pA) ≤ iO2A ≤ i SA＋(δ－I pA) 时，维持原状态不变；
或按照以下规律对i O2A和i SA进行滞环比较：
                                当i O2A＜i SA－δ时，输出高电平；
                                当i O2A＞i SA＋δ时，输出低电平；
                                当i SA－δ ≤ iO2A ≤ i SA＋δ时，维持原状态不变；
⑻驱动电路Ⅰ（6）和驱动电路Ⅱ（7）按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）中对应A相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅰ（8）输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应A相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅰ（8）输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应A相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅳ（17）输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应A相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅳ（17）输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应A相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
与所述被补偿线路L2相对应的B相电流的具体控制方法如下：
⑴由运算与控制单元（25）按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中B相补偿电流指令信号为i SB；
⑵ 将i SB同时送入滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的指令信号输入端；
⑶ 将逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的B相逆变输出电流检测信号i O1B和i O2B分别反馈至滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的反馈信号输入端；
⑷ 将滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的输出信号分别送入鉴相单元Ⅱ（12）的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pB：
Figure 937126DEST_PATH_IMAGE002
其中：k为＞0的常量，φ 1B和φ 2B分别为对应B相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pB送入滞环比较单元Ⅱ（9）的滞环控制信号输入端，将I pB的反相信号－I pB送入滞环比较单元Ⅴ（18）的滞环控制信号输入端；
⑹ 滞环比较单元Ⅱ（9）按照以下规律对i O1B和i SB进行滞环比较：
                                当i O1B＜i SB－(δ＋I pB) 时，输出高电平；
                                当i O1B＞i SB＋(δ＋I pB) 时，输出低电平；
                                当i SB－(δ＋I pB) ≤ i O1B ≤ i SB＋(δ＋I pB) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ（33）产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅴ（18）按照以下规律对i O2B和i SB进行滞环比较：
                                当i O2B＜i SB－(δ－I pB) 时，输出高电平；
                                当i O2B＞i SB＋(δ－I pB) 时，输出低电平；
                                当i SB－(δ－I pB) ≤ iO2B ≤ i SB＋(δ－I pB) 时，维持原状态不变；
或按照以下规律对i O2B和i SB进行滞环比较：
                                当i O2B＜i SB－δ时，输出高电平；
                                当i O2B＞i SB＋δ时，输出低电平；
                                当i SB－δ ≤ iO2B ≤ i SB＋δ时，维持原状态不变；
⑻驱动电路Ⅰ（6）和驱动电路Ⅱ（7）按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）中对应B相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅱ（9）输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应B相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅱ（9）输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应B相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅴ（18）输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应B相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅴ（18）输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应B相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
与所述被补偿线路L3相对应的C相电流的具体控制方法如下：
⑴由运算与控制单元（25）按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中C相补偿电流指令信号为i SC；
⑵ i SC同时送入滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的指令信号输入端；
⑶ 将逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的C相逆变输出电流检测信号i O1C和i O2C分别反馈至滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的反馈信号输入端；
⑷ 将滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的输出信号分别送入鉴相单元Ⅲ（13）的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pC：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中：k为＞0的常量，φ 1C和φ 2C分别为对应C相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pC送入滞环比较单元Ⅲ（10）的滞环控制信号输入端，将I pC的反相信号－I pC送入滞环比较单元Ⅵ（19）的滞环控制信号输入端；
⑹ 滞环比较单元Ⅲ（10）按照以下规律对i O1C和i SC进行滞环比较：
                                当i O1C＜i SC－(δ＋I pC) 时，输出高电平；
                                当i O1C＞i SC＋(δ＋I pC) 时，输出低电平；
                                当i SC－(δ＋I pC) ≤ i O1C ≤ i SC＋(δ＋I pC) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ（33）产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅵ（19）按照以下规律对i O2C和i SC进行滞环比较：
                                当i O2C＜i SC－(δ－I pC) 时，输出高电平；
                                当i O2C＞i SC＋(δ－I pC) 时，输出低电平；
                                当i SC－(δ－I pC) ≤ iO2C ≤ i SC＋(δ－I pC) 时，维持原状态不变；
或按照以下规律对i O2C和i SC进行滞环比较：
                                当i O2C＜i SC－δ时，输出高电平；
                                当i O2C＞i SC＋δ时，输出低电平；
                                当i SC－δ ≤ iO2C ≤ i SC＋δ时，维持原状态不变；
⑻驱动电路Ⅰ（6）和驱动电路Ⅱ（7）按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）中对应C相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅲ（10）输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应C相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅲ（10）输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ（2）中对应C相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅵ（19）输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应C相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅵ（19）输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ（3）中对应C相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
采用以上方案，可以通过控制两个滞环比较单元的跟踪误差来调节其输出控制脉冲的相位，使二者自动保持相位差为180度的交错关系。当两个滞环比较单元输出脉冲相位不满足交错要求时，与其连接的鉴相单元便会输出适当的调节信号I p，两个滞环比较单元的跟踪误差分别被增大和减小，使其产生相对相位移动，直至两者满足180度交错关系时，I p趋于稳定，系统维持稳定运行状态。此时，两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中，对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的，并联后相互叠加，输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍；而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的纹波电流分量是近似等幅反相的，可相互抵消，从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。更深入的数学分析证明，两个逆变桥工作时流过直流母线电容器的纹波电流彼此部分抵消，使直流母线电容器中的总电流降低为同容量公知滞环跟踪补偿电流发生器对应电流的46%左右。
本实用新型的有益效果是：
（1）解决了滞环跟踪型补偿电流发生器因逆变桥的开关频率和相位不确定而无法用公知技术实现并联交错运行的问题，实现了滞环跟踪型补偿电流发生器的并联交错运行。
（2）并联交错运行的两个滞环跟踪逆变桥并联输出，有效输出电流强度增大一倍，而输出电流中的有害纹波电流含量显著降低；
（3）在满足相同输出纹波限制条件下，可采用较小的输出电感器，进一步提高的输出电流的跟踪速度，并降低成本。
（4）在满足相同输出纹波限制、相同输出电流跟踪速度要求条件下，逆变桥开关频率可显著降低，降低了对半导体功率器件开关速度的要求，降低了开关损耗；
（5）在输出相同补偿电流的条件下，流过直流母线电容器的纹波电流降低至公知滞环跟踪补偿电流发生器对应电流的46%左右，可降低直流母线纹波电压，减小直流母线电容内的纹波电流应力，降低损耗，提高可靠性，并且可以减小对直流母线电容器容量的需求。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例结构示意图。
图2为本实用新型中的滞环比较单元的第一实施例结构示意图。
图3为本实用新型中的鉴相单元的第一实施例结构示意图。
图4为本实用新型第二实施例结构示意图。
图5为本实用新型第三实施例结构示意图。
图6为本实用新型第四实施例结构示意图。
图7为本实用新型中的滞环比较单元的第二实施例结构示意图。
图8为本实用新型中的鉴相单元的第二实施例结构示意图。
其中：1.直流母线电容器、2.逆变桥Ⅰ、3.逆变桥Ⅱ、4.电感器Ⅰ、5.电感器Ⅱ、6.驱动电路Ⅰ、7.驱动电路Ⅱ、8.滞环比较单元Ⅰ、9.滞环比较单元Ⅱ、10.滞环比较单元Ⅲ、11.鉴相单元Ⅰ、12.鉴相单元Ⅱ、13.鉴相单元Ⅲ、14.反相单元Ⅰ、15.反相单元Ⅱ、16.反相单元Ⅲ、17.滞环比较单元Ⅳ、18.滞环比较单元Ⅴ、19.滞环比较单元Ⅵ、20.电流检测单元Ⅰ、21.电流检测单元Ⅱ、22. 电流互感器组Ⅰ、23. 电流互感器组Ⅱ、24.电流互感器组Ⅲ、25.运算与控制单元、26.比较器Ⅰ、27.加法单元Ⅰ、28.选通开关Ⅰ、29.选通开关Ⅱ、30.非门、31.反相单元Ⅳ、32.加法单元Ⅱ、33.基准环宽产生单元Ⅰ、34.二分频单元Ⅰ、35.二分频单元Ⅱ、36.异或运算单元、37.电平移动单元Ⅰ、38.积分运算单元Ⅰ、39.RS触发器、40.比较器Ⅱ、41.比较器Ⅲ、42.加法单元Ⅲ、43.加法单元Ⅳ、44.反相单元Ⅴ、45.加法单元Ⅴ、46.基准环宽产生单元Ⅱ、47.二分频单元Ⅲ、48.二分频单元Ⅳ、49.电平移动单元Ⅱ、50.电平移动单元Ⅲ、51.乘法运算单元、52.积分运算单元Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于三相三线电力线路中的实施例一。根据补偿的目的，可用作有源电力滤波器或静止同步补偿器，补偿电力线路中的谐波电流和无功电流。
如图1所示，一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，它主要由直流母线电容器1、逆变桥Ⅰ2、逆变桥Ⅱ3、电感器Ⅰ4、电感器Ⅱ5、驱动电路Ⅰ6、驱动电路Ⅱ7、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ8－10、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ11－13、反相单元Ⅰ－Ⅲ14－16、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19、电流检测单元Ⅰ20、电流检测单元Ⅱ21、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ22－24、运算与控制单元25构成；其中，逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3的直流母线并联在一起，与共用的直流母线电容器1连接；逆变桥Ⅰ2的逆变输出端接电感器Ⅰ4的输入端，逆变桥Ⅱ3的逆变输出端接电感器Ⅱ5的输入端；电感器Ⅰ4和电感器Ⅱ5的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ2的控制端与驱动电路Ⅰ6的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ3的控制端与驱动电路Ⅱ7的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ6的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ8－10的输出端连接，驱动电路Ⅱ7的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ8－10的各指令信号输入端①分别接运算与控制单元25的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ8－10的各反馈信号输入端②分别接电流检测单元Ⅰ20的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ8－10的各滞环控制信号输入端③分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ11－13的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19的各指令信号输入端①分别接运算与控制单元25的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19的各反馈信号输入端②分别接电流检测单元Ⅱ21的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19的各滞环控制信号输入端③分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ14－16的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ14－16的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ11－13的输出端；鉴相单元Ⅰ11的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ8和滞环比较单元Ⅳ17的输出端；鉴相单元Ⅱ12的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ9和滞环比较单元Ⅴ18的输出端；鉴相单元Ⅲ13的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ10和滞环比较单元Ⅵ19的输出端；电流检测单元Ⅰ20的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ22中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅰ22中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ2的三相逆变输出回路中；电流检测单元Ⅱ21的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ23中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅱ23中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ3的三相逆变输出回路中；运算与控制单元25的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ24的二次侧；电流互感器组Ⅲ24的一次侧串联在被补偿电力线路中。
所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是：所述滞环比较单元Ⅰ－Ⅵ8－10、17－19具有相同的内部结构，如图2所示，其特征是：它由比较器Ⅰ26、加法单元Ⅰ27、选通开关Ⅰ28、选通开关Ⅱ29、非门30、反相单元Ⅳ31、加法单元Ⅱ32、基准环宽产生单元Ⅰ33构成；其中，比较器Ⅰ26的输出端接所述滞环比较单元的输出端；比较器Ⅰ26的“－”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端②；比较器Ⅰ26的“＋”输入端接加法单元Ⅰ27的输出端；加法单元Ⅰ27的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端①，另一个输入端接选通开关Ⅰ28和选通开关Ⅱ29的输出端；选通开关Ⅰ28的输入端接加法单元Ⅱ32的输出端；选通开关Ⅱ29的输入端接反相单元Ⅳ31的输出端；反相单元Ⅳ31的输入端接加法单元Ⅱ32的输出端；接选通开关Ⅰ28的控制输入端接比较器Ⅰ26的输出端；选通开关Ⅱ29的控制输入端接非门30的输出端；非门30的输入端接比较器Ⅰ26的输出端；加法单元Ⅱ32的一个输入端接基准环宽产生单元Ⅰ33的输出端，另一个输入端接所述滞环比较单元的滞环控制信号输入端③。本滞环比较单元的功能是，以基准环宽产生单元Ⅰ33产生的基准滞环跟踪误差限信号δ与本滞环比较单元的滞环控制信号输入端③的输入信号之和做为跟踪误差限，完成由本滞环比较单元的反馈信号输入端②输入的电流反馈信号与由本滞环比较单元的指令信号输入端①输入的指令信号之间的滞环跟踪比较，实现权利要求6、7、8中步骤⑹和步骤⑺所规定的滞环比较功能。
所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是：所述鉴相单元Ⅰ－Ⅲ11－13具有相同的内部结构，如图3所示，其特征是：它由二分频单元Ⅰ34、二分频单元Ⅱ35、异或运算单元36、电平移动单元Ⅰ37、积分运算单元Ⅰ38构成；二分频单元Ⅰ34和二分频单元Ⅱ35的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端；二分频单元Ⅰ34和二分频单元Ⅱ35的输出端分别接异或运算单元36的两个输入端；异或运算单元36的输出端接电平移动单元Ⅰ37的输入端；电平移动单元Ⅰ37的输出端接积分运算单元Ⅰ38的输入端；积分运算单元Ⅰ38的输出端接所述鉴相单元的输出端。本鉴相单元的功能是，对由其两个输入端输入的脉冲信号进行相位比较，并按照权利要求6、7、8中步骤⑷所规定的运算规律产生鉴相输出信号。
一种交错滞环跟踪补偿电流发生器控制方法，该方法为：
本方法对三相补偿电流分别实施控制，且控制方法相同：对与被补偿线路L1相对应的A相电流的控制方法：
⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中A相补偿电流指令信号为i SA；
⑵ 将i SA同时送入滞环比较单元Ⅰ8和滞环比较单元Ⅳ17的指令信号输入端①；
⑶ 将逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3的A相逆变输出电流检测信号i O1A和i O2A分别反馈至滞环比较单元Ⅰ8和滞环比较单元Ⅳ17的反馈信号输入端②；
⑷ 将滞环比较单元Ⅰ8和滞环比较单元Ⅳ17的输出信号分别送入鉴相单元Ⅰ11的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pA：
Figure 71173DEST_PATH_IMAGE001
其中：k为＞0的常量，φ 1A和φ 2A分别为对应A相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pA送入滞环比较单元Ⅰ8的滞环控制信号输入端③，将I pA的反相信号－I pA送入滞环比较单元Ⅳ17的滞环控制信号输入端③；
⑹ 滞环比较单元Ⅰ8按照以下规律对i O1A和i SA进行滞环比较：
                                当i O1A＜i SA－(δ＋I pA) 时，输出高电平；
                                当i O1A＞i SA＋(δ＋I pA) 时，输出低电平；
                                当i SA－(δ＋I pA) ≤ i O1A ≤ i SA＋(δ＋I pA) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ33产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅳ17按照以下规律对i O2A和i SA进行滞环比较：
                                当i O2A＜i SA－(δ－I pA) 时，输出高电平；
                                当i O2A＞i SA＋(δ－I pA) 时，输出低电平；
                                当i SA－(δ－I pA) ≤ iO2A ≤ i SA＋(δ－I pA) 时，维持原状态不变；
此时I pA对滞环比较单元Ⅳ17的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元Ⅰ8的滞环比较误差限的修正是等值反向的，两误差限的相对变化是I pA的2倍。
或按照以下规律对i O2A和i SA进行滞环比较：
                                当i O2A＜i SA－δ时，输出高电平；
                                当i O2A＞i SA＋δ时，输出低电平；
                                当i SA－δ ≤ iO2A ≤ i SA＋δ时，维持原状态不变；
此时滞环比较单元Ⅳ17的滞环比较误差限保持为δ不变，I pA仅对滞环比较单元Ⅰ8的滞环比较误差限实施修正，两误差限的相对变化等于I pA。但只要将I pA运算式中的k值作相应的调整，便可取得相同的控制效果。
⑻驱动电路Ⅰ6和驱动电路Ⅱ7按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3中对应A相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅰ8输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应A相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅰ8输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应A相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅳ17输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应A相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅳ17输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应A相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
对与被补偿线路L2相对应的B相电流的控制方法：
⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中B相补偿电流指令信号为i SB；
⑵ 将i SB同时送入滞环比较单元Ⅱ9和滞环比较单元Ⅴ18的指令信号输入端①；
⑶ 将逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3的B相逆变输出电流检测信号i O1B和i O2B分别反馈至滞环比较单元Ⅱ9和滞环比较单元Ⅴ18的反馈信号输入端②；
⑷ 将滞环比较单元Ⅱ9和滞环比较单元Ⅴ18的输出信号分别送入鉴相单元Ⅱ12的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pB：
Figure 400523DEST_PATH_IMAGE004
其中：k为＞0的常量，φ 1B和φ 2B分别为对应B相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pB送入滞环比较单元Ⅱ9的滞环控制信号输入端③，将I pB的反相信号－I pB送入滞环比较单元Ⅴ18的滞环控制信号输入端③；
⑹ 滞环比较单元Ⅱ9按照以下规律对i O1B和i SB进行滞环比较：
                                当i O1B＜i SB－(δ＋I pB) 时，输出高电平；
                                当i O1B＞i SB＋(δ＋I pB) 时，输出低电平；
                                当i SB－(δ＋I pB) ≤ i O1B ≤ i SB＋(δ＋I pB) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ33产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅴ18按照以下规律对i O2B和i SB进行滞环比较：
                                当i O2B＜i SB－(δ－I pB) 时，输出高电平；
                                当i O2B＞i SB＋(δ－I pB) 时，输出低电平；
                                当i SB－(δ－I pB) ≤ iO2B ≤ i SB＋(δ－I pB) 时，维持原状态不变；
此时I pB对滞环比较单元Ⅴ18的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元Ⅱ9的滞环比较误差限的修正是等值反向的，两误差限的相对变化是I pB的2倍。
或按照以下规律对i O2B和i SB进行滞环比较：
                                当i O2B＜i SB－δ时，输出高电平；
                                当i O2B＞i SB＋δ时，输出低电平；
                                当i SB－δ ≤ iO2B ≤ i SB＋δ时，维持原状态不变；
此时滞环比较单元Ⅴ18的滞环比较误差限保持为δ不变，I pB仅对滞环比较单元Ⅱ9的滞环比较误差限实施修正，两误差限的相对变化等于I pB。但只要将I pB运算式中的k值作相应的调整，便可取得相同的控制效果。
⑻驱动电路Ⅰ6和驱动电路Ⅱ7按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3中对应B相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅱ9输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应B相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅱ9输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应B相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅴ18输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应B相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅴ18输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应B相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
对与被补偿线路L3相对应的C相电流的控制方法：
⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求，并产生对应的补偿电流指令信号i S，其中C相补偿电流指令信号为i SC；
⑵ i SC同时送入滞环比较单元Ⅲ10和滞环比较单元Ⅵ19的指令信号输入端①；
⑶ 将逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3的C相逆变输出电流检测信号i O1C和i O2C分别反馈至滞环比较单元Ⅲ10和滞环比较单元Ⅵ19的反馈信号输入端②；
⑷ 将滞环比较单元Ⅲ10和滞环比较单元Ⅵ19的输出信号分别送入鉴相单元Ⅲ13的两个输入端，由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较，并按下式运算产生鉴相输出信号I pC：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中：k为＞0的常量，φ 1C和φ 2C分别为对应C相的两个滞环比较单元的输出脉冲的相位；
⑸ 将I pC送入滞环比较单元Ⅲ10的滞环控制信号输入端③，将I pC的反相信号－I pC送入滞环比较单元Ⅵ19的滞环控制信号输入端③；
⑹ 滞环比较单元Ⅲ10按照以下规律对i O1C和i SC进行滞环比较：
                                当i O1C＜i SC－(δ＋I pC) 时，输出高电平；
                                当i O1C＞i SC＋(δ＋I pC) 时，输出低电平；
                                当i SC－(δ＋I pC) ≤ i O1C ≤ i SC＋(δ＋I pC) 时，维持原状态不变；
其中：δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限，由基准环宽产生单元Ⅰ33产生；
⑺ 滞环比较单元Ⅵ19按照以下规律对i O2C和i SC进行滞环比较：
                                当i O2C＜i SC－(δ－I pC) 时，输出高电平；
                                当i O2C＞i SC＋(δ－I pC) 时，输出低电平；
                                当i SC－(δ－I pC) ≤ iO2C ≤ i SC＋(δ－I pC) 时，维持原状态不变；
此时I pC对滞环比较单元Ⅵ19的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元Ⅲ10的滞环比较误差限的修正是等值反向的，两误差限的相对变化是I pC的2倍。
或按照以下规律对i O2C和i SC进行滞环比较：
                                当i O2C＜i SC－δ时，输出高电平；
                                当i O2C＞i SC＋δ时，输出低电平；
                                当i SC－δ ≤ iO2C ≤ i SC＋δ时，维持原状态不变；
此时滞环比较单元Ⅵ19的滞环比较误差限保持为δ不变，I pC仅对滞环比较单元Ⅲ10的滞环比较误差限实施修正，两误差限的相对变化等于I pC。但只要将I pC运算式中的k值作相应的调整，便可取得相同的控制效果。
⑻驱动电路Ⅰ6和驱动电路Ⅱ7按照以下规律分别驱动逆变桥Ⅰ2和逆变桥Ⅱ3中对应C相的上下桥臂：
当滞环比较单元Ⅲ10输出高电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应C相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅲ10输出低电平时驱动逆变桥Ⅰ2中对应C相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通；
当滞环比较单元Ⅵ19输出高电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应C相的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止；
当滞环比较单元Ⅵ19输出低电平时驱动逆变桥Ⅱ3中对应C相的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。
所述交错滞环跟踪补偿电流发生器中的运算与控制单元，通过连接被补偿电力线路的输入端和连接电流互感器组Ⅲ的输入端检测到被补偿电力线路中的电压和电流值，经按设定的程序运算后，可得出需要进行补偿的电流值。以此作为指令信号，按所述连接关系输入到各滞环比较单元的对应指令信号输入端，电流检测单元Ⅰ和电流检测单元Ⅱ分别经连接电流互感器组Ⅰ和电流互感器组Ⅱ的输入端检测到逆变桥Ⅰ和逆变桥Ⅱ的实际输出电流，并将此电流信号按所述连接关系反馈至各滞环比较单元的对应反馈信号输入端，由各滞环比较单元对各反馈电流和指令电流按照所述控制方法进行滞环比较，产生对应的驱动脉冲，经驱动电路驱动两个逆变桥中的IGBT导通与关断，产生所需的补偿电流。同时，将各滞环比较单元的输出的驱动脉冲按所述连接关系送入对应的鉴相单元，由鉴相单元判断是否满足交错要求，并产生对应的鉴相输出信号，按所述连接关系送入对应滞环比较单元的滞环控制信号输入端，按照所述方法通过控制各相电路中的两个滞环比较单元的滞环跟踪误差限来调节其输出控制脉冲的相位，使二者自动保持相位差为180度的交错关系。当两个滞环比较单元输出脉冲相位不满足交错要求时，与其连接的鉴相单元便会输出适当的调节信号I p，两个滞环比较单元的滞环跟踪误差限分别被增大和减小，使其产生相对相位移动，直至两者满足180度交错关系时，I p趋于稳定，系统维持稳定运行状态。此时，两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中，对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的，并联后相互叠加，输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍；而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的纹波电流分量是近似等幅反相的，可相互抵消，从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。更深入的数学分析证明，两个逆变桥工作时流过直流母线电容器的纹波电流彼此部分抵消，使直流母线电容器中的总电流降低为同容量公知滞环跟踪补偿电流发生器对应电流的46%左右。
所述交错滞环跟踪补偿电流发生器中的驱动电路Ⅰ、驱动电路Ⅱ、反相单元Ⅰ、反相单元Ⅱ、反相单元Ⅲ、反相单元Ⅳ、反相单元Ⅴ、电流检测单元Ⅰ、电流检测单元Ⅱ、比较器Ⅰ、比较器Ⅱ、比较器Ⅲ、加法单元Ⅰ、加法单元Ⅱ、加法单元Ⅲ、加法单元Ⅳ、加法单元Ⅴ、选通开关Ⅰ、选通开关Ⅱ、非门、基准环宽产生单元Ⅰ、基准环宽产生单元Ⅱ、二分频单元Ⅰ、二分频单元Ⅱ、二分频单元Ⅲ、二分频单元Ⅳ、异或运算单元、电平移动单元Ⅰ、电平移动单元Ⅱ、电平移动单元Ⅲ、积分运算单元Ⅰ、积分运算单元Ⅱ、RS触发器、乘法运算单元、运算与控制单元等均可用公知技术实现。例如驱动电路可采用EXB841等驱动器构成；反相单元和加法单元可以用TL072等运算放大器构成反相电路或加法电路实现；比较器可采用LM339等电压比较器实现；选通开关可以采用CD4066等集成模拟开关实现；非门可以采用CD4049等集成逻辑芯片实现；二分频单元可以采用CD4013等D触发器接成分频器实现；异或运算单元可以采用CD4070等集成逻辑芯片实现；电流检测单元可以由标准采样电阻实现；RS触发器可采用CD4011、CD4013等集成逻辑芯片实现；乘法运算单元可由AD633等乘法器实现；运算与控制单元可采用TMS320F2812等数字信号处理器构成数字化控制器，采用瞬时无功理论、快速傅里叶变换等方法完成分析运算，并按照预先编制好的控制程序完成控制。
本实用新型所述控制方法，可以用硬件电路实现，也可以采用TMS320F2812等数字控制芯片，按所述方法进行编程，用数字运算方法完成相同功能。
图4为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于三相四线电力线路中的实施例二。为满足三相四线系统中对中线电流的补偿需求，直流母线电容器需要用两个电容器串联，其串联连接点与电力线路的中性线连接。其他部分均与实施例一相同，工作方式与实施例一相同。
图5为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器的实施例三。与实施例一相比，本实施例的不同在于滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ17－19采用固定的滞环跟踪误差限δ完成滞环比较，因此不再需要反相单元Ⅰ－Ⅲ14－16的输出信号，实施例一中的反相单元Ⅰ－Ⅲ14－16在本实施例中不再需要而被简化掉。本实施例其他部分均与实施例一相同。
图6为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于单相电力线路中的实施例四。此时两个逆变桥均简化为单相桥，其它功能单元也都对应简化。其工作方式与实施例一中的任意一相线路相同。
图7为本实用新型中的滞环比较单元第二实施例结构示意图。其特征是：它由RS触发器39、比较器Ⅱ40、比较器Ⅲ41、加法单元Ⅲ42、加法单元Ⅳ43、反相单元Ⅴ44、加法单元Ⅴ45、基准环宽产生单元Ⅱ46构成；其中，RS触发器39的输出端接所述滞环比较单元的输出端；RS触发器39的R输入端接比较器Ⅱ40的输出端；RS触发器39的S输入端接比较器Ⅲ41的输出端；比较器Ⅱ40的“－”输入端接加法单元Ⅲ42的输出端；比较器Ⅱ40的“＋”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端②；比较器Ⅲ41的“－”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端②；比较器Ⅲ41的“＋”输入端接加法单元Ⅳ43的输出端；加法单元Ⅲ42的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端①，另一个输入端接加法单元Ⅴ45的输出端；加法单元Ⅳ43的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端①，另一个输入端接反相单元Ⅴ44的输出端；反相单元Ⅴ44的输入端接加法单元Ⅴ45的输出端；加法单元Ⅴ45的一个输入端接基准环宽产生单元Ⅱ46的输出端，另一个输入端接所述滞环比较单元的滞环控制信号输入端③。本实施例与图2所示第一实施例结构不同，但可以实现相同的滞环比较功能。
图8为本实用新型中的鉴相单元第二实施例结构示意图。其特征是：它由二分频单元Ⅲ47、二分频单元Ⅳ48、电平移动单元Ⅱ49、电平移动单元Ⅲ50、乘法运算单元51、积分运算单元Ⅱ52构成；其中，二分频单元Ⅲ47和二分频单元Ⅳ48的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端；二分频单元Ⅲ47和二分频单元Ⅳ48的输出端分别接电平移动单元Ⅱ49和电平移动单元Ⅲ50的输入端；电平移动单元Ⅱ49和电平移动单元Ⅲ50的输出端分别接乘法运算单元51的两个输入端；乘法运算单元51的输出端接积分运算单元Ⅱ52的输入端；积分运算单元Ⅱ52的输出端接所述鉴相单元的输出端。该实施例与图3所示第一实施例结构不同，但可以实现相同的鉴相功能。

Claims (4)

1.一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是，它主要由直流母线电容器（1）、逆变桥Ⅰ（2）、逆变桥Ⅱ（3）、电感器Ⅰ（4）、电感器Ⅱ（5）、驱动电路Ⅰ（6）、驱动电路Ⅱ（7）、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）、反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）、电流检测单元Ⅰ（20）、电流检测单元Ⅱ（21）、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ（22、23、24）、运算与控制单元（25）构成；其中，逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的直流母线并联在一起，与共用的直流母线电容器（1）连接；逆变桥Ⅰ（2）的逆变输出端接电感器Ⅰ（4）的输入端，逆变桥Ⅱ（3）的逆变输出端接电感器Ⅱ（5）的输入端；电感器Ⅰ（4）和电感器Ⅱ（5）的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ（2）的控制端与驱动电路Ⅰ（6）的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ（3）的控制端与驱动电路Ⅱ（7）的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ（6）的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的输出端连接，驱动电路Ⅱ（7）的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ（20）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ（21）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；鉴相单元Ⅰ（11）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的输出端；鉴相单元Ⅱ（12）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的输出端；鉴相单元Ⅲ（13）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的输出端；电流检测单元Ⅰ（20）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ（2）的三相逆变输出回路中；电流检测单元Ⅱ（21）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ（3）的三相逆变输出回路中；运算与控制单元（25）的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ（24）的二次侧；电流互感器组Ⅲ（24）的一次侧串联在被补偿电力线路中。
2.一种交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是，它主要由两个串联的直流母线电容器（1）、逆变桥Ⅰ（2）、逆变桥Ⅱ（3）、电感器Ⅰ（4）、电感器Ⅱ（5）、驱动电路Ⅰ（6）、驱动电路Ⅱ（7）、滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）、鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）、反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）、滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）、电流检测单元Ⅰ（20）、电流检测单元Ⅱ（21）、电流互感器组Ⅰ－Ⅲ（22、23、24）、运算与控制单元（25）构成；其中，逆变桥Ⅰ（2）和逆变桥Ⅱ（3）的直流母线并联在一起，与共用的两个串联的直流母线电容器（1）连接，同时两个串联的直流母线电容器（1）的连接点还与三相四线式被补偿电力线路的中线连接；逆变桥Ⅰ（2）的逆变输出端接电感器Ⅰ（4）的输入端，逆变桥Ⅱ（3）的逆变输出端接电感器Ⅱ（5）的输入端；电感器Ⅰ（4）和电感器Ⅱ（5）的输出端并联后与被补偿电力线路连接；逆变桥Ⅰ（2）的控制端与驱动电路Ⅰ（6）的对应驱动输出端连接，逆变桥Ⅱ（3）的控制端与驱动电路Ⅱ（7）的对应驱动输出端连接；驱动电路Ⅰ（6）的输入端与滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的输出端连接，驱动电路Ⅱ（7）的输入端与滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的输出端连接；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ（20）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅰ－Ⅲ（8、9、10）的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各指令信号输入端分别接运算与控制单元（25）的三相指令信号输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ（21）的三相电流检测输出端；滞环比较单元Ⅳ－Ⅵ（17、18、19）的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的输出端；反相单元Ⅰ－Ⅲ（14、15、16）的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）的输出端；鉴相单元Ⅰ（11）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ（8）和滞环比较单元Ⅳ（17）的输出端；鉴相单元Ⅱ（12）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ（9）和滞环比较单元Ⅴ（18）的输出端；鉴相单元Ⅲ（13）的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ（10）和滞环比较单元Ⅵ（19）的输出端；电流检测单元Ⅰ（20）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅰ（22）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ（2）的三相逆变输出回路中；电流检测单元Ⅱ（21）的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的二次侧，电流互感器组Ⅱ（23）中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ（3）的三相逆变输出回路中；运算与控制单元（25）的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ（24）的二次侧；电流互感器组Ⅲ（24）的一次侧串联在被补偿电力线路中。
3.如权利要求1或2所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是：所述滞环比较单元Ⅰ－Ⅵ（8、9、10、17、18、19）具有相同的内部结构，它由比较器Ⅰ（26）、加法单元Ⅰ（27）、选通开关Ⅰ（28）、选通开关Ⅱ（29）、非门（30）、反相单元Ⅳ（31）、加法单元Ⅱ（32）、基准环宽产生单元Ⅰ（33）构成；其中，比较器Ⅰ（26）的输出端接所述滞环比较单元的输出端；比较器Ⅰ（26）的“－”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端；比较器Ⅰ（26）的“＋”输入端接加法单元Ⅰ（27）的输出端；加法单元Ⅰ（27）的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端，另一个输入端接选通开关Ⅰ（28）和选通开关Ⅱ（29）的输出端；选通开关Ⅰ（28）的输入端接加法单元Ⅱ（32）的输出端；选通开关Ⅱ（29）的输入端接反相单元Ⅳ（31）的输出端；反相单元Ⅳ（31）的输入端接加法单元Ⅱ（32）的输出端；接选通开关Ⅰ（28）的控制输入端接比较器Ⅰ（26）的输出端；选通开关Ⅱ（29）的控制输入端接非门（30）的输出端；非门（30）的输入端接比较器Ⅰ（26）的输出端；加法单元Ⅱ（32）的一个输入端接基准环宽产生单元Ⅰ（33）的输出端，另一个输入端接所述滞环比较单元的滞环控制信号输入端。
4.如权利要求1或2所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器，其特征是：所述鉴相单元Ⅰ－Ⅲ（11、12、13）具有相同的内部结构，它由二分频单元Ⅰ（34）、二分频单元Ⅱ（35）、异或运算单元（36）、电平移动单元Ⅰ（37）、积分运算单元Ⅰ（38）构成；二分频单元Ⅰ（34）和二分频单元Ⅱ（35）的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端；二分频单元Ⅰ（34）和二分频单元Ⅱ（35）的输出端分别接异或运算单元（36）的两个输入端；异或运算单元（36）的输出端接电平移动单元Ⅰ（37）的输入端；电平移动单元Ⅰ（37）的输出端接积分运算单元Ⅰ（38）的输入端；积分运算单元Ⅰ（38）的输出端接所述鉴相单元的输出端。
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CN101841156A (zh) * 2010-05-24 2010-09-22 山东山大华天科技股份有限公司 交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法
CN109599878A (zh) * 2018-12-07 2019-04-09 南京工程学院 一种面向电能质量优化需求的储能变流器控制方法

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