传统两电平有源电力滤波器(active power filter,APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。
根据三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的瞬时功率数学模型,在矢量空间中分别研究每个开关矢量对瞬时功率的不同影响,给出相应的作用图,并由此将整个空间重新划分为18个非固定扇区,提出一种新的具有通用性的开关矢量表,在此过程中探究直接功率(direct power control,DPC)控制的调制机制。这种新的开关矢量表不仅可以克服传统开关表对无功功率控制上的缺陷,获得更好的稳态和动态控制效果,而且可以对其他开关表的不足进行一定的解释。文中通过不同开关表的控制系统对比仿真与实验,验证了各项结论的正确性和实用性。
中点平衡问题是三相四线制三电平三桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)的一个固有问题,目前在矢量调制中尚无完善的控制理论完全解决此问题。该文通过对各种电流电压状态下每个三维空间矢量对直流中点电位的影响进行分析,提出了"中点控制度"(neutral-point control grades,NPCG)的概念,并给出了NPCG的计算公式;基于NPCG,在α-β-0坐标系下提出一种基于坐标平移原理的新型"三维矢量优化选择调制策略"(optimized3D space vector modulation,O3DSVM),该调制策略能优化选择NPCG值较高的矢量以合成目标矢量,从而达到最大程度控制直流中点电位偏移的目的。仿真分析验证了中点控制度理论及O3DSVM调制策略的正确性和可行性,采用该策略的APF不但中点电位得到了有效控制,且补偿效果良好。
