交错滞环跟踪补偿电流发生器的制作方法

文档序号:7316176阅读:161来源:国知局
专利名称:交错滞环跟踪补偿电流发生器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种滞环跟踪补偿电流发生器,尤其涉及一种用于对电力系统中 的谐波电流和无功电流进行主动跟踪补偿的交错滞环跟踪补偿电流发生器。
背景技术
采用现代电力电子技术对电力系统中的谐波电流和无功电流进行主动补偿,是近 年来发展起来的柔性输电技术(FACTS)和用户电力技术(D-FACTS)中的重要内容。例如有 源电力滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATC0M)等,都属于采用现代电力电子技术制造 的补偿电流发生器。为了取得高效率、高速度的效果,这类补偿电流发生器常采用滞环跟踪方法或PWM 调制方法产生所需的快速变化的高强度补偿电流。由于滞环跟踪方法的电流跟踪速度明显 优于载波频率固定的PWM调制方法,因此在诸如有源电力滤波器等要求补偿电流具备高速 跟踪谐波变化的应用场合,采用滞环跟踪方法可以取得更优良的技术性能。滞环跟踪方法 是将补偿电流发生器的输出电流瞬时值、与指令信号4进行比较,如果、< (is - δ), 则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器线性增大输出电流i。;如果i。> (is + S),则控制补偿电流发生器中逆变桥的开关状态经输出电感器的作用线性减小输出 电流、。其中δ为预先设定的滞环跟踪误差限,是一个适当小的常量。如此,补偿电流发 生器的输出电流瞬时值、将会在is± δ的范围内跟踪is的变化,产生所需的补偿电流。公知的滞环跟踪补偿电流发生器存在以下不足1)公知的滞环跟踪补偿电流发生器产生的补偿电流中含有较高强度纹波电流,导 致电磁干扰。若要降低纹波电流水平,则需要采用较小的δ值,但这会增加逆变桥的开关 频率,导致损耗增大,并且开关频率受半导体功率器件开关速度限制,不可能过分提高;如 果采用电感量较大的输出电感器,可以降低逆变桥的开关频率,但会限制输出电流的最大 变化率,影响跟踪补偿速度和效果,同时会增加电感器的体积、重量和成本。因此需要在几 个限制因素中进行折中选择,导致对补偿电流发生器技术性能的限制。2)补偿电流发生器工作时,其逆变桥的直流回路中也存在较大纹波电流,导致直 流母线电压波动,并在直流母线电容器中产生较大损耗。为保证装置正常工作,需要较大的 直流母线电容器,增加了装置的体积、重量和成本。3)采用两个逆变桥交错驱动方法可有效降低输出纹波电流和直流回路中的纹波 电流,但公知的交错驱动方法仅适应于逆变桥开关频率固定的PWM调制方式,而对于滞环 跟踪补偿电流发生器,因逆变桥的开关频率和相位都是不断变化的,无法采用公知技术实 现两个逆变桥的交错驱动。专利申请200910019887《交错驱动PWM补偿电流发生器及其控制方法》公开了一 种通过载波相位交错实现对两个逆变桥交错驱动,从而使相互并联的两个逆变桥的输出电 流纹波相位交错抵消的装置和控制方法,可显著提高采用固定开关频率PWM调制方式的补 偿电流发生器的技术性能。但是,该方法仅适用于开关频率固定的PWM调制方式。在有源电力滤波器等应用领域,要求补偿电流能够以尽可能高的速度跟踪被补偿线路中的谐波电 流变化,采用滞环跟踪调制方式可以取得比开关频率固定的PWM调制方式更快的电流跟踪 速度,从而获得更好的技术性能。而专利申请200910019887公开的方法不能适用于开关频 率不断变化的滞环跟踪调制方式,制约了采用滞环跟踪调制方式的补偿电流发生器技术性 能的进一步提高。

实用新型内容本实用新型的目的就是为了改善公知滞环跟踪补偿电流发生器存在的上述不足, 提供一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,它能够实现两个滞环跟踪逆变桥的并联锁相交错 运行,从而可以采用较低的开关频率和较小的输出电感器,取得比公知技术方法显著降低 的输出纹波电流,同时直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46%左右,使 滞环跟踪补偿电流发生器的电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到进 一步的综合改善。为实现上述目的,本实用新型采取了如下技术方案一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,它主要由直流母线电容器(1)、逆变桥I (2)、逆变桥II (3)、电感器I (4)、电感器II (5)、驱动电路I (6)、驱动电路II (7)、滞环比 较单元 I 一 111(8、9、10)、鉴相单元 I 一 111(11、12、13)、反相单元 I 一 111(14、15、16)、滞环 比较单元IV — VI(17、18、19)、电流检测单元I (20)、电流检测单元II (21)、电流互感器组 I 一 111(22、23、24)、运算与控制单元(25)构成;其中,逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的直流 母线并联在一起,与共用的直流母线电容器(1)连接;逆变桥I (2)的逆变输出端接电感 器I (4)的输入端,逆变桥II (3)的逆变输出端接电感器II (5)的输入端;电感器I (4)和 电感器II (5)的输出端并联后与被补偿电力线路连接;逆变桥I (2)的控制端与驱动电路 I (6)的对应驱动输出端连接,逆变桥II (3)的控制端与驱动电路II (7)的对应驱动输出 端连接;驱动电路I (6)的输入端与滞环比较单元I 一III(8、9、10)的输出端连接,驱动电 路II (7)的输入端与滞环比较单元IV—VI(17、18、19)的输出端连接;滞环比较单元I 一III (8、9、10)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号输出端;滞环 比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元I (20)的三相电流检 测输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元I 一 ΙΙΙ(11、12、13)的输出端;滞环比较单元IV—VI(17、18、19)的各指令信号输入端分别接运 算与控制单元(25)的三相指令信号输出端;滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各反馈信 号输入端分别接电流检测单元II (21)的三相电流检测输出端;滞环比较单元IV — VK17、 18,19)的各滞环控制信号输入端分别接反相单元I 一III(14、15、16)的输出端;反相单元 I 一ΙΙΙ(14、15、16)的各输入端分别接鉴相单元I —ΙΙΙ(11、12、13)的输出端;鉴相单元I (11)的两个输入端分别接滞环比较单元1(8)和滞环比较单元IV (17)的输出端;鉴相单元 11(12)的两个输入端分别接滞环比较单元II (9)和滞环比较单元V (18)的输出端;鉴相 单元111(13)的两个输入端分别接滞环比较单元III(IO)和滞环比较单元VK19)的输出端; 电流检测单元I (20)的三组输入端分别接电流互感器组I (22)中三个电流互感器的二次 侧,电流互感器组I (22)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥I (2)的三相逆变 输出回路中;电流检测单元II (21)的三组输入端分别接电流互感器组II (23)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组II (23)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥II (3)的三相逆变输出回路中;运算与控制单元(25)的二组输入端分别接被补偿电力线路和 电流互感器组111(24)的二次侧;电流互感器组III(24)的一次侧串联在被补偿电力线路中。一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,它主要由两个串联的直流母线电容器(1)、逆 变桥I (2)、逆变桥II (3)、电感器I (4)、电感器II (5)、驱动电路I (6)、驱动电路II (7)、 滞环比较单元I 一 111(8、9、10)、鉴相单元I 一 111(11、12、13)、反相单元I 一 111(14、15、 16)、滞环比较单元1乂一/1(17、18、19)、电流检测单元I (20)、电流检测单元II (21)、电流 互感器组I 一 111(22、23、24)、运算与控制单元(25)构成;其中,逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的直流母线并联在一起,与共用的两个串联的直流母线电容器(1)连接,同时两个串 联的直流母线电容器(1)的连接点还与三相四线式被补偿电力线路的中线连接;逆变桥I (2)的逆变输出端接电感器I (4)的输入端,逆变桥II (3)的逆变输出端接电感器II (5)的 输入端;电感器I (4)和电感器II (5)的输出端并联后与被补偿电力线路连接;逆变桥I (2)的控制端与驱动电路I (6)的对应驱动输出端连接,逆变桥II (3)的控制端与驱动电路 II (7)的对应驱动输出端连接;驱动电路I (6)的输入端与滞环比较单元I 一III(8、9、10) 的输出端连接,驱动电路II (7)的输入端与滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的输出端连 接;滞环比较单元I 一III(8、9、10)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三 相指令信号输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各反馈信号输入端分别接电流检测 单元I (20)的三相电流检测输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各滞环控制信号输 入端分别接鉴相单元I 一ΙΙΙ(11、12、13)的输出端;滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各 指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号 输出端;滞环比较单元IV — VK17U8U9)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元II (21)的三相电流检测输出端; 滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各滞环控制信号输入端分别接反相单元I 一 111(14、 15,16)的输出端;反相单元I 一III(14、15、16)的各输入端分别接鉴相单元I —111(11、12、 13)的输出端;鉴相单元I (11)的两个输入端分别接滞环比较单元I (8)和滞环比较单元 IV(17)的输出端;鉴相单元II (12)的两个输入端分别接滞环比较单元II (9)和滞环比较单 元V (18)的输出端;鉴相单元111(13)的两个输入端分别接滞环比较单元III(10)和滞环比 较单元VK19)的输出端;电流检测单元I (20)的三组输入端分别接电流互感器组I (22) 中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组I (22)中三个电流互感器的一次侧分别串联于 逆变桥I (2)的三相逆变输出回路中;电流检测单元II (21)的三组输入端分别接电流互感 器组II (23)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组II (23)中三个电流互感器的一次 侧分别串联于逆变桥II (3)的三相逆变输出回路中;运算与控制单元(25)的二组输入端分 别接被补偿电力线路和电流互感器组111(24)的二次侧;电流互感器组111(24)的一次侧串 联在被补偿电力线路中。所述滞环比较单元I 一VI(8、9、10、17、18、19)具有相同的内部结构,它由比较 器I (26)、加法单元I (27)、选通开关I (28)、选通开关II (29)、非门(30)、反相单元IV (31)、加法单元II (32)、基准环宽产生单元I (33)构成;其中,比较器I (26)的输出端接所 述滞环比较单元的输出端;比较器I (26)的“一”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号 输入端;比较器I (26)的“ + ”输入端接加法单元I (27)的输出端;加法单元I (27)的一 个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端,另一个输入端接选通开关I (28)和选通开关II (29)的输出端;选通开关I (28)的输入端接加法单元II (32)的输出端;选通开关II (29)的输入端接反相单元IV(31)的输出端;反相单元IV(31)的输入端接加法单元II (32) 的输出端;接选通开关I (28)的控制输入端接比较器I (26)的输出端;选通开关II (29)的 控制输入端接非门(30)的输出端;非门(30)的输入端接比较器I (26)的输出端;加法单 元II (32)的一个输入端接基准环宽产生单元I (33)的输出端,另一个输入端接所述滞环 比较单元的滞环控制信号输入端。所述鉴相单元I 一III(11、12、13)具有相同的内部结构,它由二分频单元I (34)、 二分频单元II (35)、异或运算单元(36)、电平移动单元I (37)、积分运算单元I (38)构成; 二分频单元I (34)和二分频单元II (35)的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端;二 分频单元I (34)和二分频单元II (35)的输出端分别接异或运算单元(36)的两个输入端; 异或运算单元(36)的输出端接电平移动单元I (37)的输入端;电平移动单元I (37)的输 出端接积分运算单元I (38)的输入端;积分运算单元I (38)的输出端接所述鉴相单元的 输出端。一种交错滞环跟踪补偿电流发生器控制方法,它的步骤为⑴由运算与控制单元(25)按公知方法分析被补偿电力线路L1、L2、L3中对应的Α、 B、C三相电流的补偿需求,并产生对应的补偿电流指令信号is,其中A相补偿电流指令信号 为iSA,B相补偿电流指令信号为iSB,C相补偿电流指令信号为;(2)分别将每相补偿电流指令信号同时送入与该相对应的两个滞环比较单元的指 令信号输入端;(3)将逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的各相逆变输出电流检测信号分别反馈至对 应的各相滞环比较单元的反馈信号输入端;(4)将对应每相的两个滞环比较单元的输出信号分别送入对应该相的鉴相单元的 两个输入端,由鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并根据二者的 相位差产生鉴相输出信号;(5)将鉴相输出信号送入对应该相的一个滞环比较单元的滞环控制信号输入端, 将鉴相输出信号的反相信号送入对应该相的另一个滞环比较单元的滞环控制信号输入 端;(6)对应各相的滞环比较单元将逆变输出电流检测信号与is进行滞环比较分别根 据比较结果输出高电平、低电平或维持原状态不变;(7)驱动电路I (6)和驱动电路II ( 7)按照以下规律分别驱动逆变桥1(2)和逆变 桥II (3)中对应各相的上下桥臂当滞环比较单元输出高电平时驱动对应的上桥臂IGBT导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元输出低电平时驱动对应的上桥臂IGBT截止、下桥臂IGBT导通。与所述被补偿线路Ll相对应的A相电流的具体控制方法如下⑴由运算与控制单元(25)按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并 产生对应的补偿电流指令信号is,其中A相补偿电流指令信号为iSA ;(2)将iSA同时送入滞环比较单元I (8)和滞环比较单元IV(17)的指令信号输入 端;(3)将逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的A相逆变输出电流检测信号iQ1A*iQ2A分别反馈至滞环比较单元I (8)和滞环比较单元IV(17)的反馈信号输入端;(4)将滞环比较单元I (8)和滞环比较单元IV (17)的输出信号分别送入鉴相单元 I (11)的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并 按下式运算产生鉴相输出信号Ivk 其中丄为> 0的常量,014和02A分别为对应A相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将/pA送入滞环比较单元I (8)的滞环控制信号输入端,将Jpa的反相信号一 Jpa 送入滞环比较单元IV(17)的滞环控制信号输入端;(6)滞环比较单元I (8)按照以下规律对iQ1A*iSA进行滞环比较当iQ1A < iSA - ( δ + IJ 时,输出高电平;当i。1A > iSA十(S十/ρΑ)时,输出低电平;当iSA — ( δ + Ivk) ( i01A ^ iSA + ( δ + IJ 时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I (33)产生;(7)滞环比较单元IV(17)按照以下规律对iQ2A和iSA进行滞环比较当iQ2A < iSA - ( δ - Ivk)时,输出高电平;当i。2A > iSA + ( δ — IJ 时,输出低电平;当iSA — ( δ — Ivk) ( i02A ^ iSA + ( δ — IJ 时,维持原状态不变;或按照以下规律对i她和iSA进行滞环比较当iQ2A < iSA — δ时,输出高电平;当iQ2A > iSA + δ时,输出低电平;当iSA - δ彡i02A彡iSA + δ时,维持原状态不变;(8)驱动电路I (6 )和驱动电路II (7 )按照以下规律分别驱动逆变桥I (2 )和逆变 桥II (3)中对应A相的上下桥臂当滞环比较单元I (8)输出高电平时驱动逆变桥I (2)中对应A相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元I (8)输出低电平时驱动逆变桥I (2)中对应A相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元IV (17)输出高电平时驱动逆变桥II (3)中对应A相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元IV(17)输出低电平时驱动逆变桥II (3)中对应A相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通。与所述被补偿线路L2相对应的B相电流的具体控制方法如下⑴由运算与控制单元(25)按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并 产生对应的补偿电流指令信号is,其中B相补偿电流指令信号为iSB ;(2)将iSB同时送入滞环比较单元II (9)和滞环比较单元V (18)的指令信号输入
8端;(3)将逆变桥I (2)和逆变桥II (3)的B相逆变输出电流检测信号分别 反馈至滞环比较单元II (9)和滞环比较单元V (18)的反馈信号输入端;(4)将滞环比较单元II (9)和滞环比较单元V (18)的输出信号分别送入鉴相单元 11(12)的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并 按下式运算产生鉴相输出信号/PB 其中丄为> 0的常量,0^和02B分别为对应B相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将Jpb送入滞环比较单元II (9)的滞环控制信号输入端,将Jpb的反相信号一 Jpb 送入滞环比较单元V (18)的滞环控制信号输入端;(6)滞环比较单元II (9)按照以下规律对iQ1B*iSB进行滞环比较当iQ1B < iSB - ( δ + /ρΒ)时,输出高电平;当i。1B > iSB + ( δ + /ρΒ)时,输出低电平;当iSB — ( δ + /ρΒ) ( i01B ^ iSB + ( δ + /pB)时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I (33)产生;(7)滞环比较单元V ( 18)按照以下规律对iQ2B和iSB进行滞环比较当i。2B < iSB - ( δ - /ρΒ)时,输出高电平;当i。2B > iSB + ( δ — /ρΒ)时,输出低电平;当iSB —( δ - /pB) ( i02B ^ iSB + ( δ - /pB)时,维持原状态不变;或按照以下规律对i·和iSB进行滞环比较当iQ2B<iSB — δ时,输出高电平;当iQ2B > iSB + δ时,输出低电平;当iSB — δ彡i02B ^ iSB + δ时,维持原状态不变;(8)驱动电路I (6)和驱动电路II (7)按照以下规律分别驱动逆变桥I (2)和逆变 桥II (3)中对应B相的上下桥臂当滞环比较单元II (9)输出高电平时驱动逆变桥I (2)中对应B相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元II (9)输出低电平时驱动逆变桥I (2)中对应B相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元V (18)输出高电平时驱动逆变桥II (3)中对应B相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元V (18)输出低电平时驱动逆变桥II (3)中对应B相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通。与所述被补偿线路L3相对应的C相电流的具体控制方法如下⑴由运算与控制单元(25)按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并产生对应的补偿电流指令信号is,其中C相补偿电流指令信号为;(2) isc同时送入滞环比较单元III (10)和滞环比较单元VI (19)的指令信号输入端;(3)将逆变桥I (2)和逆变桥11(3)的C相逆变输出电流检测信号分别 反馈至滞环比较单元III (10)和滞环比较单元VI (19)的反馈信号输入端;(4)将滞环比较单元III(IO)和滞环比较单元VK19)的输出信号分别送入鉴相单 元111(13)的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较, 并按下式运算产生鉴相输出信号/pc 其中丄为> 0的常量,0〖和分别为对应C相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将Jpc送入滞环比较单元III(10)的滞环控制信号输入端,将Jpc的反相信号一 Zpc送入滞环比较单元VI (19)的滞环控制信号输入端;(6)滞环比较单元III(IO)按照以下规律对进行滞环比较当iQlc < isc - ( δ + IJ 时,输出高电平;当i。lc > isc + ( δ + IJ 时,输出低电平;当isc — ( δ + IJ ( i01c ^ isc + ( δ + IJ 时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I (33)产生;(7)滞环比较单元VK19)按照以下规律对im和isc进行滞环比较当i。2C < isc —( δ — Jpc)时,输出高电平;当i。2C > isc + ( δ — IJ 时,输出低电平;当isc — ( δ — IJ ( i02C ^ isc + ( δ — IJ 时,维持原状态不变;或按照以下规律对i咖和isc进行滞环比较当i。2c<isc— δ时,输出高电平;当i。2C > isc + δ时,输出低电平;当isc - δ彡i02C彡isc + δ时,维持原状态不变;(8)驱动电路1(6)和驱动电路II (7)按照以下规律分别驱动逆变桥1(2)和逆变 桥II (3)中对应C相的上下桥臂当滞环比较单元IIK 10)输出高电平时驱动逆变桥I (2)中对应C相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元IIK 10)输出低电平时驱动逆变桥I (2)中对应C相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元VI(19)输出高电平时驱动逆变桥II (3)中对应C相的上桥臂IGBT 导通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元VK19)输出低电平时驱动逆变桥II (3)中对应C相的上桥臂IGBT 截止、下桥臂IGBT导通。采用以上方案,可以通过控制两个滞环比较单元的跟踪误差来调节其输出控制脉
10冲的相位,使二者自动保持相位差为180度的交错关系。当两个滞环比较单元输出脉冲相 位不满足交错要求时,与其连接的鉴相单元便会输出适当的调节信号/p,两个滞环比较单 元的跟踪误差分别被增大和减小,使其产生相对相位移动,直至两者满足180度交错关系 时,Zp趋于稳定,系统维持稳定运行状态。此时,两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中,对 应指令信号的有效补偿电流分量是相同的,并联后相互叠加,输出总电流为单个逆变桥输 出电流的两倍;而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的纹波电 流分量是近似等幅反相的,可相互抵消,从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。更深入 的数学分析证明,两个逆变桥工作时流过直流母线电容器的纹波电流彼此部分抵消,使直 流母线电容器中的总电流降低为同容量公知滞环跟踪补偿电流发生器对应电流的46%左 右ο本实用新型的有益效果是(1)解决了滞环跟踪型补偿电流发生器因逆变桥的开关频率和相位不确定而无 法用公知技术实现并联交错运行的问题,实现了滞环跟踪型补偿电流发生器的并联交错运 行。(2)并联交错运行的两个滞环跟踪逆变桥并联输出,有效输出电流强度增大一倍, 而输出电流中的有害纹波电流含量显著降低;(3)在满足相同输出纹波限制条件下,可采用较小的输出电感器,进一步提高的输 出电流的跟踪速度,并降低成本。(4)在满足相同输出纹波限制、相同输出电流跟踪速度要求条件下,逆变桥开关频 率可显著降低,降低了对半导体功率器件开关速度的要求,降低了开关损耗;(5)在输出相同补偿电流的条件下,流过直流母线电容器的纹波电流降低至公知 滞环跟踪补偿电流发生器对应电流的46%左右,可降低直流母线纹波电压,减小直流母线 电容内的纹波电流应力,降低损耗,提高可靠性,并且可以减小对直流母线电容器容量的需 求。

图1为本实用新型第一实施例结构示意图。图2为本实用新型中的滞环比较单元的第一实施例结构示意图。图3为本实用新型中的鉴相单元的第一实施例结构示意图。图4为本实用新型第二实施例结构示意图。图5为本实用新型第三实施例结构示意图。图6为本实用新型第四实施例结构示意图。图7为本实用新型中的滞环比较单元的第二实施例结构示意图。图8为本实用新型中的鉴相单元的第二实施例结构示意图。其中1.直流母线电容器、2.逆变桥I、3.逆变桥II、4.电感器I、5.电感器II、 6.驱动电路I、7.驱动电路II、8.滞环比较单元I、9.滞环比较单元II、10.滞环比较单 元IIIU1.鉴相单元I、12.鉴相单元II、13.鉴相单元III、14.反相单元Ι、15.反相单元II、 16.反相单元III、17.滞环比较单元IV、18.滞环比较单元V、19.滞环比较单元VI、20.电流 检测单元I、21.电流检测单元II、22.电流互感器组I、23.电流互感器组II、24.电流互感器组III、25.运算与控制单元、26.比较器I、27.加法单元I、28.选通开关I、29.选通 开关ΙΙ、30.非门、31.反相单元IV、32.加法单元II、33.基准环宽产生单元I、34. 二分频 单元I、35. 二分频单元II、36.异或运算单元、37.电平移动单元I、38.积分运算单元I、 39. RS触发器、40.比较器II、41.比较器III、42.加法单元ΙΙΙ、43.加法单元IV、44.反相单元
V>45.加法单元V、46.基准环宽产生单元II、47. 二分频单元III、48. 二分频单元IV、49.电 平移动单元II、50.电平移动单元ΙΙΙ、51.乘法运算单元、52.积分运算单元II。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。图1是所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于三相三线电力线路中的实施例一。 根据补偿的目的,可用作有源电力滤波器或静止同步补偿器,补偿电力线路中的谐波电流 和无功电流。如图1所示,一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,它主要由直流母线电容器1、逆 变桥I 2、逆变桥II 3、电感器I 4、电感器II 5、驱动电路I 6、驱动电路II 7、滞环比较单 元I 一III 8 - 10、鉴相单元I 一III 11 - 13、反相单元I 一III 14 一 16、滞环比较单元IV —
VI17 - 19、电流检测单元I 20、电流检测单元II 21、电流互感器组I 一III 22 — 24、运算与 控制单元25构成;其中,逆变桥I 2和逆变桥II 3的直流母线并联在一起,与共用的直流母 线电容器1连接;逆变桥I 2的逆变输出端接电感器I 4的输入端,逆变桥II 3的逆变输出 端接电感器II 5的输入端;电感器I 4和电感器II 5的输出端并联后与被补偿电力线路连 接;逆变桥I 2的控制端与驱动电路I 6的对应驱动输出端连接,逆变桥II 3的控制端与驱 动电路II 7的对应驱动输出端连接;驱动电路I 6的输入端与滞环比较单元I 一III 8 - 10 的输出端连接,驱动电路II 7的输入端与滞环比较单元IV—VI17 - 19的输出端连接;滞环 比较单元I 一III8 — 10的各指令信号输入端①分别接运算与控制单元25的三相指令信号 输出端;滞环比较单元I 一III 8 - 10的各反馈信号输入端②分别接电流检测单元I 20的 三相电流检测输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ8 — 10的各滞环控制信号输入端③分别接鉴相 单元I 一III 11 一 13的输出端;滞环比较单元IV—VI17 一 19的各指令信号输入端①分别接 运算与控制单元25的三相指令信号输出端;滞环比较单元IV—VI17 - 19的各反馈信号输 入端②分别接电流检测单元II 21的三相电流检测输出端;滞环比较单元IV—VI17 - 19的 各滞环控制信号输入端③分别接反相单元I 一III14 - 16的输出端;反相单元I 一III14 一 16的各输入端分别接鉴相单元I 一III 11 - 13的输出端;鉴相单元I 11的两个输入端分 别接滞环比较单元I 8和滞环比较单元IV 17的输出端;鉴相单元II 12的两个输入端分别 接滞环比较单元II 9和滞环比较单元V 18的输出端;鉴相单元III 13的两个输入端分别接 滞环比较单元III10和滞环比较单元VI19的输出端;电流检测单元I 20的三组输入端分别 接电流互感器组I 22中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组I 22中三个电流互感器 的一次侧分别串联于逆变桥I 2的三相逆变输出回路中;电流检测单元II 21的三组输入端 分别接电流互感器组II 23中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组II 23中三个电流互 感器的一次侧分别串联于逆变桥II 3的三相逆变输出回路中;运算与控制单元25的二组输 入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组III 24的二次侧;电流互感器组III 24的一次侧 串联在被补偿电力线路中。[0122]所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是所述滞环比较单元I 一VI 8 — 10、17 — 19具有相同的内部结构,如图2所示,其特征是它由比较器I 26、加法单元I 27、 选通开关I 28、选通开关II 29、非门30、反相单元IV 31、加法单元II 32、基准环宽产生单元 I 33构成;其中,比较器I 26的输出端接所述滞环比较单元的输出端;比较器I 26的“一” 输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端②;比较器I 26的“ + ”输入端接加法单元 I 27的输出端;加法单元I 27的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端①,另 一个输入端接选通开关I 28和选通开关II 29的输出端;选通开关I 28的输入端接加法单 元II 32的输出端;选通开关II 29的输入端接反相单元IV 31的输出端;反相单元IV 31的输 入端接加法单元II 32的输出端;接选通开关I 28的控制输入端接比较器I 26的输出端; 选通开关II 29的控制输入端接非门30的输出端;非门30的输入端接比较器I 26的输出 端;加法单元II 32的一个输入端接基准环宽产生单元I 33的输出端,另一个输入端接所述 滞环比较单元的滞环控制信号输入端③。本滞环比较单元的功能是,以基准环宽产生单元
I33产生的基准滞环跟踪误差限信号δ与本滞环比较单元的滞环控制信号输入端③的输 入信号之和做为跟踪误差限,完成由本滞环比较单元的反馈信号输入端②输入的电流反馈 信号与由本滞环比较单元的指令信号输入端①输入的指令信号之间的滞环跟踪比较,实现 权利要求6、7、8中步骤(6)和步骤(7)所规定的滞环比较功能。所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是所述鉴相单元I 一III 11 一 13具 有相同的内部结构,如图3所示,其特征是它由二分频单元I 34、二分频单元II 35、异或运 算单元36、电平移动单元I 37、积分运算单元I 38构成;二分频单元I 34和二分频单元
II35的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端;二分频单元I 34和二分频单元II 35的 输出端分别接异或运算单元36的两个输入端;异或运算单元36的输出端接电平移动单元 I 37的输入端;电平移动单元I 37的输出端接积分运算单元I 38的输入端;积分运算单 元I 38的输出端接所述鉴相单元的输出端。本鉴相单元的功能是,对由其两个输入端输入 的脉冲信号进行相位比较,并按照权利要求6、7、8中步骤⑷所规定的运算规律产生鉴相输 出信号。一种交错滞环跟踪补偿电流发生器控制方法,该方法为本方法对三相补偿电流分别实施控制,且控制方法相同对与被补偿线路Ll相对 应的A相电流的控制方法⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并 产生对应的补偿电流指令信号is,其中A相补偿电流指令信号为iSA ;⑵将iSA同时送入滞环比较单元I 8和滞环比较单元IV 17的指令信号输入端①;(3)将逆变桥I 2和逆变桥II 3的A相逆变输出电流检测信号和i·分别反馈 至滞环比较单元I 8和滞环比较单元IV 17的反馈信号输入端②;(4)将滞环比较单元I 8和滞环比较单元IV 17的输出信号分别送入鉴相单元I 11 的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并按下式 运算产生鉴相输出信号/pA: 其中k为>0的常量,014和02A分别为对应A相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将Jpa送入滞环比较单元I 8的滞环控制信号输入端③,将Jpa的反相信号一 Zpa送入滞环比较单元IV 17的滞环控制信号输入端③;(6)滞环比较单元I 8按照以下规律对iQ1A*iSA进行滞环比较当i。1A < iSA - ( δ + IJ 时,输出高电平;当i01A > iSA + ( δ + IJ 时,输出低电平;当iSA — ( δ + Ivk) ( i01A 彡 iSA + ( δ + IJ 时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I 33产生;(7)滞环比较单元IV 17按照以下规律对进行滞环比较当i。2A < iSA —( S —/ρΑ)时,输出高电平;当i。2A > iSA + ( S —/ρΑ)时,输出低电平;当iSA — ( δ — Ivk)彡i02A彡iSA + ( δ — IJ时,维持原状态不变;此时/ρΑ对滞环比较单元IV 17的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元I 8的 滞环比较误差限的修正是等值反向的,两误差限的相对变化是Zpa的2倍。或按照以下规律对i·和iSA进行滞环比较当iQ2A<iSA— δ时,输出高电平;当iQ2A>iSA+ δ时,输出低电平;当iSA - δ彡i02A彡iSA + δ时,维持原状态不变;此时滞环比较单元IV 17的滞环比较误差限保持为δ不变,/ρΑ仅对滞环比较单元 I 8的滞环比较误差限实施修正,两误差限的相对变化等于/ρΑ。但只要将/ρΑ运算式中的 k值作相应的调整,便可取得相同的控制效果。(8)驱动电路I 6和驱动电路II 7按照以下规律分别驱动逆变桥I 2和逆变桥II 3 中对应A相的上下桥臂当滞环比较单元I 8输出高电平时驱动逆变桥I 2中对应A相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元I 8输出低电平时驱动逆变桥I 2中对应A相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元IV 17输出高电平时驱动逆变桥II 3中对应A相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元IV 17输出低电平时驱动逆变桥II 3中对应A相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通。对与被补偿线路L2相对应的B相电流的控制方法⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并 产生对应的补偿电流指令信号is,其中B相补偿电流指令信号为iSB ;(2)将iSB同时送入滞环比较单元II 9和滞环比较单元V 18的指令信号输入端①;[0156](3)将逆变桥I 2和逆变桥II 3的B相逆变输出电流检测信号i·和i·分别反馈 至滞环比较单元II 9和滞环比较单元V 18的反馈信号输入端②;(4)将滞环比较单元II 9和滞环比较单元V 18的输出信号分别送入鉴相单元II 12 的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并按下式 运算产生鉴相输出信号/PB:其中丄为> 0的常量,0砠和02B分别为对应B相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将Jpb送入滞环比较单元II 9的滞环控制信号输入端③,将Jpb的反相信号一 Zpb送入滞环比较单元V 18的滞环控制信号输入端③;(6)滞环比较单元II 9按照以下规律对iQ1B和iSB进行滞环比较当i。1B < iSB - ( δ + /ρΒ)时,输出高电平;当i01B > iSB + ( δ + /ρΒ)时,输出低电平;当iSB —( δ + /pB) ( i01B 彡 iSB + ( δ + /ρΒ)时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I 33产生;(7)滞环比较单元V 18按照以下规律对进行滞环比较当i。2B < iSB — ( S —/ρΒ)时,输出高电平;当i02B > iSB + ( δ — /ρΒ)时,输出低电平;当iSB— (δ —ΙρΒ) ( i02B^ iSB+ (δ —/pB)时,维持原状态不变;此时/@对滞环比较单元V 18的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元II 9的 滞环比较误差限的修正是等值反向的,两误差限的相对变化是Zpb的2倍。 或按照以下规律对i·和iSB进行滞环比较当iQ2B <iSB — δ时,输出高电平;当i02B>iSB+ δ时,输出低电平;当iSB — δ彡i02B ^ iSB + δ时,维持原状态不变;此时滞环比较单元V 18的滞环比较误差限保持为δ不变,/ρΒ仅对滞环比较单元 II 9的滞环比较误差限实施修正,两误差限的相对变化等于/ΡΒ。但只要将/ΡΒ运算式中的 k值作相应的调整,便可取得相同的控制效果。(8)驱动电路I 6和驱动电路II 7按照以下规律分别驱动逆变桥I 2和逆变桥II 3 中对应B相的上下桥臂当滞环比较单元II 9输出高电平时驱动逆变桥I 2中对应B相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元II 9输出低电平时驱动逆变桥I 2中对应B相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元V 18输出高电平时驱动逆变桥II 3中对应B相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;
15[0180]当滞环比较单元V 18输出低电平时驱动逆变桥II 3中对应B相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通。对与被补偿线路L3相对应的C相电流的控制方法⑴由运算与控制单元25按公知方法分析被补偿电力线路中的电流补偿需求,并 产生对应的补偿电流指令信号is,其中C相补偿电流指令信号为;(2)isc同时送入滞环比较单元III 10和滞环比较单元VI 19的指令信号输入端①;(3)将逆变桥I 2和逆变桥II 3的C相逆变输出电流检测信号和、%分别反馈 至滞环比较单元III 10和滞环比较单元VI 19的反馈信号输入端②;(4)将滞环比较单元III 10和滞环比较单元VI 19的输出信号分别送入鉴相单元 III 13的两个输入端,由该鉴相单元对两个滞环比较单元的输出脉冲的相位进行比较,并按 下式运算产生鉴相输出信号Jpc 其中丄为> 0的常量,0〖和分别为对应C相的两个滞环比较单元的输出脉 冲的相位;(5)将Jp。送入滞环比较单元III 10的滞环控制信号输入端③,将Jpe的反相信号一 Zpc送入滞环比较单元VI 19的滞环控制信号输入端③;(6)滞环比较单元III 10按照以下规律对进行滞环比较当iQlc < isc —( S + Jpc)时,输出高电平;当i。lc>isc+ (δ +/pC)时,输出低电平;当isc — ( δ + IJ ( i01c 彡 isc + ( δ + IJ 时,维持原状态不变;其中δ为预先设定的基准滞环跟踪误差限,由基准环宽产生单元I 33产生;(7)滞环比较单元VI 19按照以下规律对、%和isc进行滞环比较当i。2C < isc —( S — Jpc)时,输出高电平;当i。2C > isc + ( δ — Jpc)时,输出低电平;当isc — ( δ — IJ ( i。2C 彡 isc + ( δ — IJ 时,维持原状态不变;此时Jpe对滞环比较单元VI 19的滞环比较误差限的修正与对滞环比较单元III 10 的滞环比较误差限的修正是等值反向的,两误差限的相对变化是Zpc的2倍。或按照以下规律对和进行滞环比较当i。2c<isc — δ时,输出高电平;当i。2c>isc+ δ时,输出低电平;当isc - δ≤i02C≤isc + δ时,维持原状态不变;此时滞环比较单元VI 19的滞环比较误差限保持为δ不变,Jpc仅对滞环比较单元 III 10的滞环比较误差限实施修正,两误差限的相对变化等于/pc。但只要将Jpc运算式中的 k值作相应的调整,便可取得相同的控制效果。(8)驱动电路I 6和驱动电路II 7按照以下规律分别驱动逆变桥I 2和逆变桥II 3 中对应C相的上下桥臂[0205]当滞环比较单元III 10输出高电平时驱动逆变桥I 2中对应C相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元III 10输出低电平时驱动逆变桥I 2中对应C相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通;当滞环比较单元VI 19输出高电平时驱动逆变桥II 3中对应C相的上桥臂IGBT导 通、下桥臂IGBT截止;当滞环比较单元VI 19输出低电平时驱动逆变桥II 3中对应C相的上桥臂IGBT截 止、下桥臂IGBT导通。所述交错滞环跟踪补偿电流发生器中的运算与控制单元,通过连接被补偿电力线 路的输入端和连接电流互感器组III的输入端检测到被补偿电力线路中的电压和电流值,经 按设定的程序运算后,可得出需要进行补偿的电流值。以此作为指令信号,按所述连接关系 输入到各滞环比较单元的对应指令信号输入端,电流检测单元I和电流检测单元II分别经 连接电流互感器组I和电流互感器组II的输入端检测到逆变桥I和逆变桥II的实际输出 电流,并将此电流信号按所述连接关系反馈至各滞环比较单元的对应反馈信号输入端,由 各滞环比较单元对各反馈电流和指令电流按照所述控制方法进行滞环比较,产生对应的驱 动脉冲,经驱动电路驱动两个逆变桥中的IGBT导通与关断,产生所需的补偿电流。同时,将 各滞环比较单元的输出的驱动脉冲按所述连接关系送入对应的鉴相单元,由鉴相单元判断 是否满足交错要求,并产生对应的鉴相输出信号,按所述连接关系送入对应滞环比较单元 的滞环控制信号输入端,按照所述方法通过控制各相电路中的两个滞环比较单元的滞环跟 踪误差限来调节其输出控制脉冲的相位,使二者自动保持相位差为180度的交错关系。当 两个滞环比较单元输出脉冲相位不满足交错要求时,与其连接的鉴相单元便会输出适当的 调节信号/p,两个滞环比较单元的滞环跟踪误差限分别被增大和减小,使其产生相对相位 移动,直至两者满足180度交错关系时,Jp趋于稳定,系统维持稳定运行状态。此时,两个逆 变桥经电感器输出的补偿电流中,对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的,并联后相 互叠加,输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍;而两个逆变桥经电感器输出的补偿电 流中因滞环跟踪调制而产生的纹波电流分量是近似等幅反相的,可相互抵消,从而使输出 总电流中的纹波分量显著降低。更深入的数学分析证明,两个逆变桥工作时流过直流母线 电容器的纹波电流彼此部分抵消,使直流母线电容器中的总电流降低为同容量公知滞环跟 踪补偿电流发生器对应电流的46%左右。所述交错滞环跟踪补偿电流发生器中的驱动电路I、驱动电路II、反相单元I、 反相单元II、反相单元III、反相单元IV、反相单元V、电流检测单元I、电流检测单元II、比 较器I、比较器II、比较器III、加法单元I、加法单元II、加法单元III、加法单元IV、加法单元 V、选通开关I、选通开关II、非门、基准环宽产生单元I、基准环宽产生单元II、二分频单 元I、二分频单元II、二分频单元III、二分频单元IV、异或运算单元、电平移动单元I、电平 移动单元II、电平移动单元III、积分运算单元I、积分运算单元II、RS触发器、乘法运算单 元、运算与控制单元等均可用公知技术实现。例如驱动电路可采用EXB841等驱动器构成; 反相单元和加法单元可以用TL072等运算放大器构成反相电路或加法电路实现;比较器可 采用LM339等电压比较器实现;选通开关可以采用⑶4066等集成模拟开关实现;非门可以 采用⑶4049等集成逻辑芯片实现;二分频单元可以采用⑶4013等D触发器接成分频器实现;异或运算单元可以采用CD4070等集成逻辑芯片实现;电流检测单元可以由标准采样电 阻实现;RS触发器可采用⑶4011、⑶4013等集成逻辑芯片实现;乘法运算单元可由AD633 等乘法器实现;运算与控制单元可采用TMS320F2812等数字信号处理器构成数字化控制 器,采用瞬时无功理论、快速傅里叶变换等方法完成分析运算,并按照预先编制好的控制程 序完成控制。本实用新型所述控制方法,可以用硬件电路实现,也可以采用TMS320F2812等数 字控制芯片,按所述方法进行编程,用数字运算方法完成相同功能。图4为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于三相四线电力线路中的实施例二。 为满足三相四线系统中对中线电流的补偿需求,直流母线电容器需要用两个电容器串联, 其串联连接点与电力线路的中性线连接。其他部分均与实施例一相同,工作方式与实施例 一相同。图5为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器的实施例三。与实施例一相比,本实施 例的不同在于滞环比较单元IV—VI17 — 19采用固定的滞环跟踪误差限δ完成滞环比较, 因此不再需要反相单元I 一III14 - 16的输出信号,实施例一中的反相单元I 一III14 一 16 在本实施例中不再需要而被简化掉。本实施例其他部分均与实施例一相同。图6为所述交错滞环跟踪补偿电流发生器用于单相电力线路中的实施例四。此时 两个逆变桥均简化为单相桥,其它功能单元也都对应简化。其工作方式与实施例一中的任 意一相线路相同。图7为本实用新型中的滞环比较单元第二实施例结构示意图。其特征是它由RS 触发器39、比较器II 40、比较器III 41、加法单元III 42、加法单元IV 43、反相单元V 44、加法 单元V 45、基准环宽产生单元II 46构成;其中,RS触发器39的输出端接所述滞环比较单元 的输出端;RS触发器39的R输入端接比较器II 40的输出端;RS触发器39的S输入端接比 较器III 41的输出端;比较器II 40的“一”输入端接加法单元III 42的输出端;比较器II 40 的“ + ”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端②;比较器III 41的“一”输入端接所 述滞环比较单元的反馈信号输入端②;比较器III 41的“ + ”输入端接加法单元IV 43的输出 端;加法单元III 42的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号输入端①,另一个输入端 接加法单元V 45的输出端;加法单元IV 43的一个输入端接所述滞环比较单元的指令信号 输入端①,另一个输入端接反相单元V 44的输出端;反相单元V 44的输入端接加法单元 V 45的输出端;加法单元V 45的一个输入端接基准环宽产生单元II 46的输出端,另一个 输入端接所述滞环比较单元的滞环控制信号输入端③。本实施例与图2所示第一实施例结 构不同,但可以实现相同的滞环比较功能。图8为本实用新型中的鉴相单元第二实施例结构示意图。其特征是它由二分频 单元III 47、二分频单元IV 48、电平移动单元II 49、电平移动单元III 50、乘法运算单元51、积 分运算单元II 52构成;其中,二分频单元III 47和二分频单元IV 48的输入端分别接所述鉴 相单元的两个输入端;二分频单元III 47和二分频单元IV 48的输出端分别接电平移动单元 II 49和电平移动单元III 50的输入端;电平移动单元II 49和电平移动单元III 50的输出端 分别接乘法运算单元51的两个输入端;乘法运算单元51的输出端接积分运算单元II 52的 输入端;积分运算单元II 52的输出端接所述鉴相单元的输出端。该实施例与图3所示第一 实施例结构不同,但可以实现相同的鉴相功能。
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权利要求一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是,它主要由直流母线电容器(1)、逆变桥Ⅰ(2)、逆变桥Ⅱ(3)、电感器Ⅰ(4)、电感器Ⅱ(5)、驱动电路Ⅰ(6)、驱动电路Ⅱ(7)、滞环比较单元Ⅰ-Ⅲ(8、9、10)、鉴相单元Ⅰ-Ⅲ(11、12、13)、反相单元Ⅰ-Ⅲ(14、15、16)、滞环比较单元Ⅳ-Ⅵ(17、18、19)、电流检测单元Ⅰ(20)、电流检测单元Ⅱ(21)、电流互感器组Ⅰ-Ⅲ(22、23、24)、运算与控制单元(25)构成;其中,逆变桥Ⅰ(2)和逆变桥Ⅱ(3)的直流母线并联在一起,与共用的直流母线电容器(1)连接;逆变桥Ⅰ(2)的逆变输出端接电感器Ⅰ(4)的输入端,逆变桥Ⅱ(3)的逆变输出端接电感器Ⅱ(5)的输入端;电感器Ⅰ(4)和电感器Ⅱ(5)的输出端并联后与被补偿电力线路连接;逆变桥Ⅰ(2)的控制端与驱动电路Ⅰ(6)的对应驱动输出端连接,逆变桥Ⅱ(3)的控制端与驱动电路Ⅱ(7)的对应驱动输出端连接;驱动电路Ⅰ(6)的输入端与滞环比较单元Ⅰ-Ⅲ(8、9、10)的输出端连接,驱动电路Ⅱ(7)的输入端与滞环比较单元Ⅳ-Ⅵ(17、18、19)的输出端连接;滞环比较单元Ⅰ-Ⅲ(8、9、10)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号输出端;滞环比较单元Ⅰ-Ⅲ(8、9、10)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅰ(20)的三相电流检测输出端;滞环比较单元Ⅰ-Ⅲ(8、9、10)的各滞环控制信号输入端分别接鉴相单元Ⅰ-Ⅲ(11、12、13)的输出端;滞环比较单元Ⅳ-Ⅵ(17、18、19)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号输出端;滞环比较单元Ⅳ-Ⅵ(17、18、19)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元Ⅱ(21)的三相电流检测输出端;滞环比较单元Ⅳ-Ⅵ(17、18、19)的各滞环控制信号输入端分别接反相单元Ⅰ-Ⅲ(14、15、16)的输出端;反相单元Ⅰ-Ⅲ(14、15、16)的各输入端分别接鉴相单元Ⅰ-Ⅲ(11、12、13)的输出端;鉴相单元Ⅰ(11)的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅰ(8)和滞环比较单元Ⅳ(17)的输出端;鉴相单元Ⅱ(12)的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅱ(9)和滞环比较单元Ⅴ(18)的输出端;鉴相单元Ⅲ(13)的两个输入端分别接滞环比较单元Ⅲ(10)和滞环比较单元Ⅵ(19)的输出端;电流检测单元Ⅰ(20)的三组输入端分别接电流互感器组Ⅰ(22)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组Ⅰ(22)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅰ(2)的三相逆变输出回路中;电流检测单元Ⅱ(21)的三组输入端分别接电流互感器组Ⅱ(23)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组Ⅱ(23)中三个电流互感器的一次侧分别串联于逆变桥Ⅱ(3)的三相逆变输出回路中;运算与控制单元(25)的二组输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组Ⅲ(24)的二次侧;电流互感器组Ⅲ(24)的一次侧串联在被补偿电力线路中。
2.一种交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是,它主要由两个串联的直流母线电 容器(1)、逆变桥I (2)、逆变桥II (3)、电感器I (4)、电感器II (5)、驱动电路I (6)、驱动 电路II (7)、滞环比较单元I 一 111(8、9、10)、鉴相单元I 一 111(11、12、13)、反相单元I 一 111(14、15、16)、滞环比较单元1乂一/1(17、18、19)、电流检测单元I (20)、电流检测单元II (21)、电流互感器组I 一 111(22、23、24)、运算与控制单元(25)构成;其中,逆变桥I (2)和 逆变桥II (3)的直流母线并联在一起,与共用的两个串联的直流母线电容器(1)连接,同时 两个串联的直流母线电容器(1)的连接点还与三相四线式被补偿电力线路的中线连接;逆 变桥I (2)的逆变输出端接电感器I (4)的输入端,逆变桥II (3)的逆变输出端接电感器II(5)的输入端;电感器I (4)和电感器II (5)的输出端并联后与被补偿电力线路连接;逆 变桥I (2)的控制端与驱动电路I (6)的对应驱动输出端连接,逆变桥II (3)的控制端与 驱动电路II (7)的对应驱动输出端连接;驱动电路I (6)的输入端与滞环比较单元I 一III(8、9、10)的输出端连接,驱动电路II (7)的输入端与滞环比较单元1乂一/1(17、18、19)的 输出端连接;滞环比较单元I 一III(8、9、10)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元 (25)的三相指令信号输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各反馈信号输入端分别接 电流检测单元I (20)的三相电流检测输出端;滞环比较单元I 一ΙΙΙ(8、9、10)的各滞环控 制信号输入端分别接鉴相单元I 一ΙΙΙ(11、12、13)的输出端;滞环比较单元IV—VI(17、18、 19)的各指令信号输入端分别接运算与控制单元(25)的三相指令信号输出端;滞环比较 单元IV—VI(17、18、19)的各反馈信号输入端分别接电流检测单元II (21)的三相电流检测 输出端;滞环比较单元IV — VI(17、18、19)的各滞环控制信号输入端分别接反相单元I 一 III(14、15、16)的输出端;反相单元I 一III(14、15、16)的各输入端分别接鉴相单元I —III (11、12、13)的输出端;鉴相单元I (11)的两个输入端分别接滞环比较单元I (8)和滞环比 较单元IV(17)的输出端;鉴相单元II (12)的两个输入端分别接滞环比较单元II (9)和滞环 比较单元V (18)的输出端;鉴相单元111(13)的两个输入端分别接滞环比较单元III(IO)和 滞环比较单元VK19)的输出端;电流检测单元I (20)的三组输入端分别接电流互感器组 I (22)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组I (22)中三个电流互感器的一次侧分 别串联于逆变桥I (2)的三相逆变输出回路中;电流检测单元II (21)的三组输入端分别接 电流互感器组II (23)中三个电流互感器的二次侧,电流互感器组II (23)中三个电流互感 器的一次侧分别串联于逆变桥II (3)的三相逆变输出回路中;运算与控制单元(25)的二组 输入端分别接被补偿电力线路和电流互感器组111(24)的二次侧;电流互感器组111(24)的 一次侧串联在被补偿电力线路中。
3.如权利要求1或2所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是所述滞环比 较单元I 一VI(8、9、10、17、18、19)具有相同的内部结构,它由比较器I (26)、加法单元I (27)、选通开关I (28)、选通开关II (29)、非门(30)、反相单元IV(31)、加法单元II (32)、基 准环宽产生单元I (33)构成;其中,比较器I (26)的输出端接所述滞环比较单元的输出 端;比较器I (26)的“一”输入端接所述滞环比较单元的反馈信号输入端;比较器I (26) 的“ + ”输入端接加法单元I (27)的输出端;加法单元I (27)的一个输入端接所述滞环比 较单元的指令信号输入端,另一个输入端接选通开关I (28)和选通开关II (29)的输出端; 选通开关I (28)的输入端接加法单元II (32)的输出端;选通开关II (29)的输入端接反相 单元IV (31)的输出端;反相单元IV (31)的输入端接加法单元II (32)的输出端;接选通开 关I (28)的控制输入端接比较器I (26)的输出端;选通开关II (29)的控制输入端接非门 (30)的输出端;非门(30)的输入端接比较器I (26)的输出端;加法单元II (32)的一个输 入端接基准环宽产生单元I (33)的输出端,另一个输入端接所述滞环比较单元的滞环控制 信号输入端。
4.如权利要求1或2所述的交错滞环跟踪补偿电流发生器,其特征是所述鉴相单元 I 一 III(11、12、13)具有相同的内部结构,它由二分频单元I (34)、二分频单元II (35)、异 或运算单元(36)、电平移动单元I (37)、积分运算单元I (38)构成;二分频单元I (34)和 二分频单元II (35)的输入端分别接所述鉴相单元的两个输入端;二分频单元I (34)和二 分频单元II (35)的输出端分别接异或运算单元(36)的两个输入端;异或运算单元(36)的 输出端接电平移动单元I (37)的输入端;电平移动单元I (37)的输出端接积分运算单元 I (38)的输入端;积分运算单元I (38)的输出端接所述鉴相单元的输出端。
专利摘要本实用新型涉及一种交错滞环跟踪补偿电流发生器。它采用两个逆变桥并联工作,两个逆变桥均采用滞环跟踪控制方法驱动,对应的两组滞环比较单元跟踪相同的指令信号,但输出驱动脉冲的相位彼此交错180度。两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中,对应指令信号的有效补偿电流分量是相同的,并联后相互叠加,输出总电流为单个逆变桥输出电流的两倍;而两个逆变桥经电感器输出的补偿电流中因滞环跟踪调制而产生的高频纹波电流分量是近似等幅反相的,可相互抵消,从而使输出总电流中的纹波分量显著降低。可使直流回路中的纹波电流有效值也降至公知技术方法的46%左右,使电流跟踪速度、输出纹波电流、损耗、效率和成本等指标得到综合改善。
文档编号H02J3/18GK201674228SQ20102020051
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者李建明, 王德涛, 葛方甫 申请人:山东山大华天科技股份有限公司
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