[发明专利]一种抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法，该方法可以有效抑制谐波源输入电源侧谐波电流的开关毛刺，属于电力系统谐波抑制领域。

背景技术

电网中的浪涌冲击是指系统发生短时过（低）电压，即时间不超过1毫秒的电压瞬时脉冲，这种脉冲可以是正极性或负极性，可以具有连串或振荡性质。它们通常也被叫作：尖峰、缺口、干扰、毛刺或突变。电网中的浪涌冲击既可由电网内部大型设备（电机、电容器等）的投切或大型晶闸管的开断引起，也可由外部雷电波的侵入造成。近年来，整流器和逆变器应用日趋广泛，已成为浪涌冲击和谐振的主要原因，如变频调速驱动系统、不间断电源供电系统（UPS）、低压变频器等。整流器和逆变器是一系列复杂的固态开关电路，首先从交流侧一相中吸取电流，然后转到下一相，不断循环，依次给同一输出导线供电，当电流从一相导线转换到另一相时，两相导线基本处于短路状态，虽然短路状态仅持续零点几毫秒，却造成尖峰和缺口脉冲浪涌干扰。

浪涌冲击容易引起电子设备部件损坏，引起电气设备绝缘击穿，同时也容易导致计算机等设备数据出错或死机。基于此工程上把熔断器的选用倍数提高到2.2-2.5倍或更高，以保证电容器和接触器不被损坏。为抑制电容器安装处的瞬间尖峰干扰，通常的方法是在靠近敏感设备处，接入一定量的电感或安装并联抑制器，如果某一线路自身没有足够的电感，则可以用螺管形扼流线圈增补，为了获得更佳效果，就应采用滤波器。

发明内容

本发明目的在于提供一种抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法，通过改变三角载波的相位延时可以有效的衰减某些频率的开关毛刺的幅值。

本发明所述的抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法，在谐波源和回馈环节的PWM控制方式中，对主电路的控制电流进行PWM变换时使两者输入的三角载波相位延时180°，达到抑制输入电源侧谐波电流开关毛刺的目的。本发明抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法简单、易操作，可有效衰减背靠背谐波源输入侧谐波电流某些频率的开关毛刺的幅值。

附图说明

图1为背靠背谐波源的主电路结构示意图。

图2为回馈环节控制原理图。

图3为谐波源控制原理图。

图4为谐波源与回馈环节的PWM控制中三角载波相位均为零时的谐波电流波形。

图5为谐波源与回馈环节的PWM控制中三角载波相位均为零时的谐波电流的频谱图。

图6为谐波源与回馈环节的PWM控制中三角载波相位相差180°时的谐波电流波形。

图7为谐波源与回馈环节的PWM控制中三角载波相位相差180°时的谐波电流的频谱图。

具体实施方式

本发明提供一种抑制背靠背谐波源开关毛刺的方法，通过对该方法的仿真实验验证了所提方法的有效性和合理性。下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明。

背靠背谐波源的主电路结构如附图1，包括谐波源、回馈环节、中间直流电容，控制终端、第一LCL滤波环节和第二LCL滤波环节。所述的控制终端采用DSP控制器实现，根据用户设定产生控制信号，控制谐波源部分产生电流扰动。谐波源和回馈环节通过中间直流电容相级联，组成AC-DC-AC的背靠背式拓扑结构，实现能量回馈；所述的谐波源和回馈环节采用三相PWM变流器实现，回馈环节的PWM控制方式采用三角波比较方式，指令信号由负荷电流i_L与维持直流电容电压稳定的有功电流叠加而成，如附图2所示。把实际的回馈波形作为反馈信号，将指令信号减去反馈信号后进行比例积分，得到主电路的控制电流，对此控制电流进行PWM变换后作为主电路开关器件的控制信号，在PWM变换中采用三角波作为载波进行调制得到IGBT的控制信号；谐波源的PWM控制方式也采用三角波比较方式，控制终端根据设定产生指令信号，把实际的电流波形作为反馈信号，将指令信号减去反馈信号后进行比例积分，作为主电路开关器件的控制信号，控制方式见附图3所示。

在谐波源和回馈环节的PWM控制信号产生过程中，若使两者的三角载波相位延时均为0°得到的输入侧谐波电流的波形如附图4所示，对谐波电流波形进行FFT变换得到谐波电流的频谱图如附图5，可以看到此时谐波电流的开关毛刺较多，10kHz处谐波电流毛刺的最大幅值为0.46A；在进行PWM变换时产生谐波源控制信号的三角载波与产生回馈环节控制信号的三角载波相位延迟180°，达到抑制谐波电流开关毛刺的目的。得到的输入侧谐波电流的波形如附图6所示，对谐波电流波形进行FFT变换得到谐波电流的频谱图如附图7，可以看到此时谐波电流的开关毛刺与附图4相比明显减小，由频谱图可以看到10kHz处谐波电流毛刺的最大幅值减小为0.17A。