[发明专利]一种减小三电平并联型有源电力滤波器死区效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子装置控制技术领域，具体涉及一种基于电流区间判断的死区效应削弱法，特别适合三电平并联型有源电力滤波器（APF）的谐波补偿性能优化。

背景技术

随着电网谐波问题的日益严重，作为补偿谐波及无功的APF得到了迅速发展，在工业生产中尤其在高压大功率交流电机变频调速领域，三电平并联型APF是较为理想的谐波补偿装置。但是，由于实际的电力电子开关器件存在一定的导通和关断时间，为防止直通现象的发生，通常会在各开关管导通前加入一段死区时间。死区时间的加入会造成驱动脉冲变窄甚至消失（上升和下降沿重叠），从而对APF的谐波补偿性能造成严重的影响，因此必须采用相应的措施对死区效应进行削弱。

为了减小死区效应对APF谐波补偿性能的影响，现有技术主要通过检测谐波电流极性来对开关管的通断时间或者载波进行修正，以达到死区效应补偿的目的，并且是在假设电平不变的前提下分析电流极性突变来提出死区效应补偿策略。事实上，电流极性的突变可能发生在任意时刻，其中，当电流极性突变与该相电压状态变化同时、同向进行时，仍存在直通的可能。因此，现有技术对死区效应的补偿是有限制的，并且对电流极性的检测精度要求较高，各开关管的通断较为频繁，另外，基于电流极性判断的死区效应补偿方法对APF的控制策略依赖性较大，延时较长且不具有通用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对采用NPC(Neutral Point Clamped,中点钳位)型功率电路的三电平并联型APF存在的死区效应和现有技术对该死区效应补偿效果的不足，提供一种用于减小死区效应的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种减小三电平并联型有源电力滤波器死区效应的方法，所述的三电平并联型（APF）为采用NPC型功率电路的三电平并联型APF，按照如下的步骤进行：

步骤一、确定缓冲时间T_z：根据三电平并联型APF功率电路所采用的电力电子器件确定缓冲时间T_z，T_z=（T_off-T_on）×k，其中T_on、T_off分别为所用电力电子器件的开通时间和关断时间，1.1≤k≤1.3为安全系数；

步骤二、获取理想谐波补偿电流波形i_c0x：通过仿真获取三电平并联型APF理想控制模式下的谐波补偿电流波形i_c0x(x=a,b,c，分别对应a,b,c三相，下文同)；

步骤三、确定边界电流i_z：在步骤二所获取的谐波补偿电流波形i_c0x中，选择电流斜率最大的过零点，读取该过零点前后T_z/2时刻的电流值，绝对值较大者即为边界电流i_z；

步骤四、设置电流区间：在步骤三的基础上规定区间(i_z，+∞)为P区，区间[0，i_z]为缓冲P区，区间[-i_z，0)为缓冲N区，区间(-∞，-i_z)为N区；

步骤五、确定修正向量E_x：根据指令电流i_cx^* (x=a,b,c，分别对应a,b,c三相)所在电流区间，确定用于修正输出信号的修正向量E_x(x=a,b,c，分别对应a,b,c三相)：当i_cx^*之值落在P区时，E_x=[1,1,0,0] ；当i_cx^*之值落在缓冲P区时，E_x=[1,0,0,0]；当i_cx^* 之值落在缓冲N区时，E_x=[0,0,0,1]；当i_cx^*之值落在N区时，E_x=[0,0,1,1]；

步骤六、生成输出指令向量D_x：将不设死区而得到的用于驱动电力电子开关器件的理想指令向量F_x(x=a,b,c，分别对应a,b,c三相)与步骤五得到的修正向量E_x按位相“与”，得到最终驱动电力电子开关器件的输出指令向量D_x(x=a,b,c，分别对应a,b,c三相)。