[发明专利]一种H桥级联型有源电力滤波器的调制方法

说明书

本发明公开了一种H桥级联型有源电力滤波器的调制方法,以解决级联H桥在载波移相调制方法下相内模块间直流侧电压的均衡问题。当开关频率较低时，单元输出电压的边频开关谐波会映射到工频，与工频电流耦合，导致各单元基波能量不均。在开关频率较高时，非工频谐波电流也会与边频电压相耦合，引起各个模块单元的有功能量不均衡。此外，载波移相中三角载波的差异对单模块带来的有功功率不相等的现象。通过优化载波频率结合三角载波周期性轮换的方式抑制这种能量不均的产生。

技术领域

本发明涉及功率因数校正技术和电机领域，具体涉及一种H桥级联型有源电力滤波器的调制方法。

背景技术

有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）是一种用于动态实现谐波、无功和三相不平衡补偿的电力电子装置，链式H桥结构是当前有源电力滤波器普遍应用的一种拓扑。但是级联H桥各个单元的直流侧电压的控制问题是重要难题之一，目前有多种直流侧电压的控制方法均取得了较好的效果，但是很少有从调制方法方向来对相内单元直流侧电压均衡进行考虑。

现有的载波移相调制方法可以使低次谐波簇的开关电压谐波在总的输出电压中被抵消，但是各个单元中仍含有这些谐波分量，并同装置输出的谐波电流产生功率耦合导致有功波动，而且三角载波的差异性同样对各个单元的电压均衡带来影响。

近年来，随着国内经济的快速发展,日益增多的非线性、冲击性无功和不平衡负荷投入电网。这让配电网中的谐波、无功和三相不平衡成为一个不可忽视的问题。然而，有源电力滤波器是一个有效解决该问题的途径。为了取得更好的补偿效果，需要对电流控制方法、直流侧电压控制方法以及调制方法不断的进行探索和优化。

为解决相内单元直流侧电压的均衡问题，在良好的直流侧电压控制的前提下，提出一种对于级联H桥型有源电力滤波器的优化调制方法，能够解决谐波电流和开关谐波电压的耦合问题并减小三角载波差异性对直流侧电压均衡的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：当开关频率较低时，单元输出电压的边频开关谐波会映射到工频，与工频电流耦合，导致各单元基波能量不均。在开关频率较高时，非工频谐波电流也会与边频电压相耦合，引起各个模块单元的有功能量不均衡。为了抑制这种能量不均的产生，本发明设计了一种针对H桥级联型有源电力滤波器的优化调制方法，可以通过优化载波频率使输出谐波电流与单元的谐波电压的频率不一致来实现。并为了消除载波移相中三角载波的差异对单模块带来的有功功率不相等的现象，将各个模块的三角载波在一段时间后进行反复的周期性轮换。

本发明采用的技术方案为：一种H桥级联型有源电力滤波器的调制方法 ，运用优化载波频率结合三角载波周期性轮换的方式解决级联H桥在载波移相调制方法下相内模块间直流侧电压的均衡问题。

以级联H桥的某一相为例，包括如下步骤：

S1：对级联H桥N个单元的载波依次进行移相。

S2：对移相后的载波采取优化偏移。

其偏移量最优值的选取如下：由双重傅里叶变换公式，可得有源电力滤波器a、b、c中任一相第i个单元的输出电压u_i采用双重傅里叶展开后：

式中，M_i是该相第i个H桥单元的调制比；E_dci是H桥该相第i个单元的直流侧电压；ω_s是调制波的角频率；ω_c是三角载波的角频率；J_n为贝塞尔函数；M为基波调制比；m为载波谐波频次，m≥1且取值为整数；n为边带谐波频次，n取奇数；

由于边带谐波中的n取奇数以及m取大于或等于1的整数，所以某一载波谐波附近的各相邻边带谐波间隔为100Hz，为了防止偏移后的边频谐波电压与相邻的谐波电流再次重合，对优化偏移量进行前提条件约束：