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一种有源滤波器SVPWM控制策略的优化算法

2021-03-18

电力有源滤波器中SVPWM算法的采用,能够明显减小逆变器输出电流的谐波成分及电机的谐波损耗,降低脉动转矩,且其控制简单,数字化实现方便,电压利用率高。不少文献对于SVPWM算法进行研究,但是涉及扇区判断以及作用时间的计算还在两电平逆变器中,60坐标系的提出能够有效地简化SVPWM算法的运算过程,标幺值的提出使得基本矢量归一化,并且在60坐标系中,扇区同样是以60来划分,因此扇区旋转能够进一步简化运算流程,从而实现固定基本矢量的作用时间,简化运算流程的目的。1APF系统框图并联型有源电力滤波器系统控制框图如图1所示。负载电流经过指令电流运算电路得出指令电流信号,再通过SVPWM控制算法产生补偿电流,将其注入电网便可消除电网侧的谐波。SVPWM控制算法的原理是对变流器各开关器件的控制信号进行不同组合,然后控制各开关器件的通断使变流器输出的电压空间矢量逼近由三相电压为标准的正弦波所合成的电压空间矢量。图1并联有源电力滤波器的系统框图传统的SVPWM算法是在直角坐标系下通过角度的计算来判断扇区所在的位置,通过三角函数的计算可以得到基本矢量的作用时间,最后确定矢量作用时间的切换点,采用对称的七段式生成PWM脉冲。260坐标系SVPWM算法在传统SVPWM算法下,采用60坐标替换直角坐标,标幺变换之后基本矢量得以归一化,通过判断参考电压标幺值的大小来判断所在扇区位置,根据扇区旋转模块,将其他扇区旋转到第1扇区,基本矢量的作用时间可以通过第1扇区的查表获得,极大简化了系统运算流程。SVPWM算法流程图如图2所示。图2SVPWM的控制算法框图2.1坐标变换在直角坐标系的基础上引入60坐标系的概念,定义g轴和h轴,取g轴与-坐标系中的轴重合,逆时针旋转60作为h轴,如图3所示。参考电压矢量Vref在-坐标为(Vg,Vh),在g-h坐标为(Vg,Vh)进行坐标变换,将Vref从-坐标系(两相静止坐标系)变换到g-h坐标(60坐标系),可VgVh=1-1姨302姨3姨VV(1)参考电压矢量Vref由三相旋转坐标系到g-h坐标的坐标变换关系VgVh=23姨1-1001-姨姨1VAVBVC姨(2)因此将-坐标系中6个基本矢量变换到g-h坐标,可以得到60坐标系下空间矢量图。如图4所示。图3-坐标系变换到g-h坐标系图4空间矢量图V1~V6是6个模为2Udc/3的空间基本电压矢量,因此标幺变换的标幺值Vpu选取为2Udc/3。标幺化可得Vg*Vh*=1VpuVgVh(3)2.2扇区判断根据Vg*、Vh*大小就可以判断出参考电压矢量处于哪个扇区,判断方法如表1所示。表1大扇区的判断2.3基本矢量作用时间在采样周期Ts内,对于一个给定的参考电压矢量Vref,可认为在周期Ts内保持不变,Vref可近似认为是2个相邻非零矢量与1个零矢量的叠加(离它最近的3个矢量合成)。

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