一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法
2023-05-04 05:01:26 2
專利名稱：一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法
技術領域：
本發明涉及用於三相四線制系統諧波補償的三相四線制並聯型有源電力濾波器技術領域，特別涉及一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法。
背景技術：
適用於三相四線制系統諧波補償的並聯型有源電力濾波器(APF)主要有四橋臂結構和三橋臂電容中分結構。影響三相四線制並聯型APF諧波補償性能的主要參數包括交流側輸出連接電感、直流側電容和直流側電壓，其中各橋臂輸出連接電感的取值對三相四線制並聯型APF諧波補償性能的影響最為關鍵。目前提出的三相四線制並聯型APF橋臂輸出電感取值的主要方法包括理論設計、根據實驗結果進行設計和根據經驗公式設計等，也有的將上述方法進行結合。理論設計方法通常以所建立的數學模型為基礎，計算結果比較準確。但目前的設計方法通常針對某一特定的拓撲結構進行，拓撲結構變化時需要重新設計，且未考慮不同開關控制策略的影響，通用性較差。設計時需要的數據量較大，有的數據難以直接得到，限制了該方法的實用性；根據實驗結果來進行設計能克服實際運行中各種不確定因素造成的設計結果不準確的問題，需要的數據量少，但這種方法需要進行多次實驗，設計過程複雜，工作量較大，設計結果往往只對特定的負載情況適用。在設計輸出為正弦的逆變器的輸出電感時，通常採用以下經驗方法:即選擇輸出電感的標麼值為逆變器容量的10% 20%。有的研究將這種經驗方法直接應用於三相四線制並聯型APF橋臂輸出電感的設計，但APF橋臂輸出電流中往往包含大量的諧波分量，直接應用該方法將出現較大誤差。因此若能在三相四線制並聯型APF統一的數學模型和各橋臂輸出能力指標的基礎上，提出具有通用性的橋臂輸出電感的優化取值設計方法，以適用於不同拓撲結構和不同開關控制策略的三相四線制並聯型APF，所需數據少且容易獲取，將能為從參數設計角度提高三相四線制並聯型APF的補償性能和實用化程度提供可靠的依據和方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感的優化取值設計方法。該方法使得能適用於不同拓撲結構和不同開關控制策略的三相四線制並聯型APF，所需數據少且容易獲取，為從參數設計角度提高三相四線制並聯型APF的補償性能提供了依據。本發明的技術方案為一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，所述三相四線制並聯有源電力濾波器直流側由4個串聯的直流電容構成，A, B，C橋臂構成三相三線全橋逆變器；N橋臂為單相半橋結構，接入直流側電容的連接點；A，B, C橋臂的輸出連接電感值為Ls，N橋臂的輸出連接電感值為Ln，進行輸出電感優化包括以下步驟，步驟1，在忽略系統零序電壓影響的情況下，將A，B, C橋臂中點對系統中點η的電&ιιΑη，ιιΒη，ιιεη各自絕對值的最大值|uAn|max，uBnIfflax, kn|max定義為三相四線制並聯型APF的A, B, C橋臂的輸出能力，將A，B, C橋臂中點對N橋臂中點電壓uAN，uBN, ucn的零序分量絕對值的最大值IuroImax定義為N橋臂的輸出能力；步驟2，分別獲取A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的上限約束條件1、上限約束條件2，採用開關頻率固定的控制方法時A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的下限約束條件1、下限約束條件2，以及採用開關頻率不固定的控制方法時A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的下限約束條件I』、下限約束條件2』 ；所述上限約束條件I的獲取方式為，要求A，B，C橋臂的輸出能力滿足下式，
權利要求
1.一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，所述三相四線制並聯有源電力濾波器直流側由4個串聯的直流電容構成，A，B，C橋臂構成三相三線全橋逆變器#橋臂為單相半橋結構，接入直流側電容的連接點；A，B, C橋臂的輸出連接電抗值為Ls，N橋臂的輸出連接電抗值為Ln，其特徵在於:進行輸出電感優化包括以下步驟， 步驟1，在忽略系統零序電壓影響的情況下，將A，B，C橋臂中點對系統中點η的電壓Uto uBn，Ucn各自絕對值的最大值IuiJmax, uBnIfflax, kn|max定義為三相四線制並聯型APF的A, B, C橋臂的輸出能力，將A，B, C橋臂中點對N橋臂中點電壓uAN，uBN, ucn的零序分量絕對值的最大值IuroImax定義為N橋臂的輸出能力； 步驟2，分別獲取A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的上限約束條件1、上限約束條件2，採用開關頻率固定的控制方法時A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的下限約束條件1、下限約束條件2，以及採用開關頻率不固定的控制方法時A，B, C，N橋臂的輸出電感取值的下限約束條件I』、下限約束條件2』 ； 所述上限約束條件I的獲取方式為，要求A，B，C橋臂的輸出能力滿足下式，
2.根據權利要求1所述三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，其特徵在於:進行上限約束條件I的獲取時，根據三相四線制並聯有源電力濾波器所補償諧波負載 的主要類型計算
3.根據權利要求1所述三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，其特徵在於:進行上限約束條件2的獲取時，按以下公式計算最大電流變化率，
4.根據權利要求1或2或3所述三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，其特徵在於:根據A，B, C橋臂電感與N橋臂電感值之比k，將步驟3所得各橋臂輸出電感的取值範圍進一步劃分為3個區域，分別在相應的區域內進一步優化輸出連接電感的取值。
5.根據權利要求4所述三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，其特徵在於:劃分的3個區域為k〈l、k>10、l≤k≤10。
全文摘要
一種三相四線制並聯有源電力濾波器輸出電感優化方法，基於三相四線制並聯有源電力濾波各橋臂輸出電感的優化取值目標，根據統一數學模型和各橋臂輸出能力，計算得到各橋臂輸出電感取值的約束條件；基於這些約束條件，給出了各橋臂輸出電感的優化取值設計方法。該取值優化設計方法能適用於各種拓撲結構和開關控制策略的三相四線制並聯有源電力濾波器，所需數據少且容易獲取，為提高三相四線制並聯有源電力濾波器設計水平和實用化程度提供了重要參考和實用方法。
文檔編號H02J3/01GK103166224SQ20131012540
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者樂健 申請人:武漢大學