基于SVPWM的并联型统一电能质量控制器

孙素军，刘 倩

(滁州职业技术学院，安徽 滁州 239000)

0 引言

随着科技的进步，变流装置关键技术的迅速发展，国内外研究的热点主要集中于高功率因数PWM整流器技术[1].按能量是否双向流动，PWM整流器分成两种类型，包括了可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器[2].由于可逆PWM整流器的控制性能较好，广泛应用于传输电力电子装置，相控整流中的电子器件被全控型开关管取代.它与传统AC/DC变换器的不同，可逆PWM整流器利用电网吸收电能，工作于有源逆变状态时，向电网传输电能[3].电压型和电流型两种可逆PWM整流器，在主电路结构上存在电路的对偶性.因此，本文提出制约电流型PWM整流器模式，改进了大容量电能质量控制器的控制算法，使电流畸变和振荡等一些电能质量问题得到改善.

1 电压空间矢量(SVPWM)控制

通过SVPWM控制电压空间矢量方法，空间矢量变换即是Park坐标变换，依据变流器空间电压，控制变流器电流矢量切换，处理三相电压合成一个空间矢量[5].

1.1 电压空间矢量

(1)

输出线电压矢量[UabUbcUca]T的关系，开关状态矢量[sasbsc]T与三相变流器公式如下.

(2)

针对8种电压状态，共有8种开关组合的三组开关模式，不同开关组合相电压值如表1所示.

三相静止坐标中，得到电压空间矢量V计算公式(3)，两相静止坐标相电压Ua,Ub和Uc换如下.

(3)

表1 不同开关组合相电压值

1.2 电压空间矢量的合成

图1 电压空间矢量分区及合成

图1均分成扇区Ⅰ～Ⅳ，总计6条电压空间矢量.矢量合成通过扇区两边电压空间实现，任一扇区电压矢量V*[7].针对计算得到三相对称的正弦量，匀速旋转V*复平面[8].PWM开关频率越高，间隔越小的步进，越接近圆形准圆轨迹多边形结构[9].旋转V*的合成矢量准圆轨迹，矢量端点运动轨迹多边形，组合限制开关频率和矢量[10].

2 SVPWM控制算法改进流程

SVPWM控制算法改进，实现SVPWM算法流程及各个子系统描述如下：

1)将Ua，Ub和Uc转换成Uα和Uβ，通过Park变换，Ua，Ub和Uc转换到α-β平面直角坐标系Uα和Uβ，改进SVPWM控制算法。

(4)

i)vc>0，C=1，否则C=0，扇区号N=4C+2B+A.

ii)va>0，A=1，否则A=0.

iii)vb>0，B=1，否则B=0.

根据公式(4)可确定所在扇区，需要经过简单加减及逻辑运算.

3)Ud作为输入逆变器，其输入参数包括采样周期Ts，Uα和Uβ.

(5)

假设Ud=600 V，Ts=0.000 1 s，经过简单计算即可得到X，Y和Z.

表2 Tx和Ty赋值

7)载波周期0.001三角波，开关器件看作6个理想开关器件，将三相逆变器6个功率，调制波为Tcm1，Tcm2和Tcm3，经调制可得触发脉冲波形.

3 仿真实验结果分析

图2 滤波后输出电压波形

通过图2的仿真结果可知，低通滤波器不仅能滤除高次谐波产生的延时，还能实时控制IGBT产生补偿波形，说明改进的SVPWM控制算法性能较好.

4 结论

通过大容量并联型电能质量控制器控制算法改进，优化设计主电路参数模型，证明SVPWM控制算法改进流程具有较好的实时性，提出改进最优容量补偿控制流程，电能质量控制器控制算法，计算量较小并进行仿真.仿真结果表明，控制容量较小且效果比较好，交错并联的变流器更能满足大容量要求，进一步提升优越性，电能质量控制器控制算法改进大容量变流器拓扑将会得到更加广泛的应用.