统一恒频积分控制的三相四线制有源电力滤波器控制方法

摘要

一种统一恒频积分控制的三相四线制有源电力滤波器的控制方法。其特征在于，在每一恒定频率的时钟信号周期开始时，时钟脉冲信号使RS触发器置位，复位的积分器对积分器开始的输出电压积分，当积分至比较器的两个输入值相等时，比较器的输出状态发生变化，RS触发器复位，RS触发器的反向端接复位的积分器的复位端，作为复位的积分器的复位信号后形成闭环控制。该方法可广泛用于三相四线制有源电力滤波器的谐波电流、无功电流和中线电流控制。

主权项

1.统一恒频积分控制的三相四线制有源电力滤波器的控制方法，它依次含有以下步骤：(1)通过建立三桥臂及四桥臂三相四线制电力滤波器的统一恒频积分控制的开关周期平均模型，并推导出其关键控制方程：三桥臂三相四线制有源电力滤波器的控制方程为，其中，方程式中的E为直流侧电容电压，d_an、d_bn、d_cn分别为三个桥臂的下桥臂开关的占空比，R_s为电源输入电流测量电阻，R_e为补偿三相谐波和无功后，从电源侧看的等效电阻，i_sa、i_sb、i_sc分别为三相电源电流，Δu为两直流侧电容误差电压；四桥臂三相四线制有源电力滤波器的控制方程为，其中，方程式中的 $u_m=\frac{K_1{\mathrm{ER}}_S}{R_e}$为电压调节器输出，其中E为直流侧电容电压，K₁为常数，R_s为电源输入电流测量电阻，R_e为补偿三相谐波和无功后，从电源侧看的等效电阻。d_an、d_bn、d_cn分别为三个桥臂的下桥臂开关的占空比，i′_sa、i′_sb、i′_sc、i′_s0分别为三相电源电流和中线电流；由以上控制方程可获得三桥臂三相四线制有源电力滤波器、四桥臂三相四线制有源电力滤波器的控制电路；(2)在三桥臂三相四线制有源电力滤波器中，将电流传感器检测的三相电源电流R_si_sa、R_si_sb、R_si_sc分别作为三个比较器B1、B2、B3的输入，而对于四桥臂三相四线制有源电力滤波器，可通过电流传感器检测三相电源电流和中线电流，将R_si’_sa、R_si’_sb、R_si’_sc、R_si’_so分别作为四个比较器b1、b2、b3、b4的输入；(3)在直流侧将检测到的直流侧电压u_dc与参考电压u_ref相减，将电压误差信号通过电压调节器J0、j0运算作为复位的积分器J1、J2、J3、j1、j2、j3、j4的输入u_m；(4)在三桥臂三相四线制有源电力滤波器中，将电压调节器J0输出u_m分别接三个复位的积分器J1、J2、J3再与u_m相叠加得到U₄、U₅、U₆，并同时将直流侧两个电容电压u_c1、u_c2的差值Δu，经PI调节器后接复位的积分器J4、J5、J6，进行电压反馈积分复位控制，而对于四桥臂三相四线制的有源电力滤波器，则将电压调节器j0的输出分别接四个复位的积分器j1、j2、j3、j4；(5)在三桥臂三相四线制有源电力滤波器中，分别将U₄、U₅、U₆与复位的积分器J4、J5、J6的输出相叠加的信号U₁、U₂、U₃作为比较器B1、B2、B3的另一个输入，并与电源电流信号R_si_sa、R_si_sb、R_si_sc进行比较，比较器B1、B2、B3输出的信号分别接三个RS触发器的R端，RS触发器的S端接恒定频率的时钟信号T1；(6)在四桥臂三相四线制有源电力滤波器中，分别将四个复位的积分器j1、j2、j3、j4的输出与u_m相叠加得到u₁、u₂、u₃、u₄作为比较器b1、b2、b3、b4的另一个输入，并与电源电流信号R_si’_sa、R_si’_sb、R_si’_sc、R_si’_so进行比较，比较器b1、b2、b3、b4输出的信号分别接四个RS触发器的R端，RS触发器的S端接恒定频率的时钟信号T2；(7)在三桥臂三相四线制有源电力滤波器中，RS触发器输出的控制信号Q_ap、Q_an、Q_bp、Q_bn、Q_cp、Q_cn分别作为主电路开关S_ap、S_an、S_bp、S_bn、S_cp、S_cn的控制信号实现主电路的PWM控制，在四桥臂三相四线制有源电力滤波器中，RS触发器输出的控制信号Q’_ap、Q’_an、Q’_bp、Q’_bn、Q’_cp、Q’_cn、Q’_op、Q’_on分别作为主电路开关S’_ap、S’_an、S’_bp、S’_bn、S’_cp、S’_cn、S’_op、S’_on的控制信号实现主电路的PWM控制。