多電平有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法研究.pdf

1、將多電平技術(shù)應(yīng)用到有源電力濾波器中，利用多電平逆變器輸出電平數(shù)量多的優(yōu)點(diǎn)，提高有源電力濾波器輸出電流對(duì)參考電流的跟蹤能力和跟蹤精度，可以明顯改善有源電力濾波器的補(bǔ)償性能。但是傳統(tǒng)多電平逆變器復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)和較多的電力半導(dǎo)體器件，給控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來困難?；谶@一原因，本文提出一種簡(jiǎn)單逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用于有源電力濾波器中，并對(duì)其控制方法進(jìn)行了深入研究。
　　傳統(tǒng)的多電平逆變器主要是針對(duì)高壓、大容量的應(yīng)用場(chǎng)合，所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)比較

2、復(fù)雜，使用的功率器件較多。本文針對(duì)有源電力濾波器的應(yīng)用場(chǎng)合，在不考慮高壓、大容量的條件下，提出一種簡(jiǎn)單的多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該多電平逆變器具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的功率開關(guān)較少，無需鉗位二極管和鉗位電容的優(yōu)點(diǎn)。新型的五電平逆變器只需要六個(gè)單向功率開關(guān)和兩個(gè)分裂電容，而新型七電平逆變器需要八個(gè)單向功率開關(guān)和三個(gè)分裂電容。新型多電平逆變器是在傳統(tǒng)的H橋型逆變器的基礎(chǔ)上增加輔助電路得到的，這兩部分電路互不影響，其控制策略可以分開設(shè)計(jì)。該多電平

3、逆變器還具有電路拓展容易的優(yōu)點(diǎn)，在傳統(tǒng)H橋的基礎(chǔ)上，可以很容易的將其拓展為五電平、七電平、九電平等。
　　為了分析多電平有源電力濾波器的工作原理及工作性能，基于所提出的新型五電平逆變器建立有源電力濾波器系統(tǒng)，并給出簡(jiǎn)單的控制方案。利用五電平型逆變器輸出的五個(gè)不同電平，控制輸出補(bǔ)償電流準(zhǔn)確跟蹤參考值，提高有源電力濾波器的補(bǔ)償性能。電流控制采用的是滯環(huán)電流方法，同時(shí)為了減少開關(guān)的功率損耗，傳統(tǒng)H橋的兩個(gè)功率開關(guān)工作于系統(tǒng)電壓頻率。利用

4、另外的四個(gè)功率開關(guān)控制輸出電流準(zhǔn)確跟蹤參考值。直流側(cè)的電壓控制采用的是傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，并由此得到補(bǔ)償電流的參考值。文中詳細(xì)的給出了電路結(jié)構(gòu)和工作過程，通過計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證電路結(jié)構(gòu)和控制方法的有效性。
　　為改進(jìn)電流控制方法，本文在傳統(tǒng)無差拍控制方法的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的無差拍控制技術(shù)。改進(jìn)無差拍控制技術(shù)是通過有源電力濾波器輸出補(bǔ)償電流一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均值跟蹤參考值，經(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算得到下一個(gè)開關(guān)周期的開關(guān)占空比。該方法

5、具有計(jì)算簡(jiǎn)單、延時(shí)小、輸出電流紋波小、對(duì)參考電流突變有較好的跟蹤效果等優(yōu)點(diǎn)。該方法不僅可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的H橋逆變器，也可方便的應(yīng)用于多電平逆變器，為電壓型逆變器的電流跟蹤控制提供了一條較好的思路。文中給出了詳細(xì)的理論分析及計(jì)算過程，給出了提高輸出電流跟蹤參考電流能力的方法，通過計(jì)算機(jī)仿真比較傳統(tǒng)無差拍和改進(jìn)無差拍的補(bǔ)償效果，由此證明了改進(jìn)無差拍控制方法要好于傳統(tǒng)的無差拍控制方法。
　　控制系統(tǒng)是提高有源電力濾波器補(bǔ)償性能的關(guān)鍵，本文

6、針對(duì)新型的多電平有源電力濾波器給出了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。新型多電平有源電力濾波器的控制系統(tǒng)可以分為輸出電流控制和直流電壓控制兩部分。輸出電流控制策略是基于改進(jìn)無差拍控制，通過輸出電壓參考值選擇不同的電壓變換組合來合成所需的輸出電壓，并利用輸出電壓所處區(qū)域，經(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算得到各個(gè)工作模式的運(yùn)行時(shí)間，由此得到各個(gè)功率開關(guān)的開關(guān)信號(hào)。為了平衡直流電壓，控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器控制交流側(cè)注入直流側(cè)的有功功率，同時(shí)利用不同的開關(guān)模式組合平衡直流電