专利名称：一种适用于级联型svg的单载波控制方法
技术领域：
本发明涉及级联型静止无功发生器(SVG)，特别是一种适用于级联型SVG的单载波控制方法。
背景技术：
级联型SVG主电路结构以单相全桥逆变电路为H桥单元，由多个H桥单元在交流端直接串联，从第一个H桥单元和最后一个H桥单元引出变流器交流端，三相链接采用星型连接，再经连接电抗器与电网相接。其具有以下优点所需功率器件数量少，不需要钳位器件；容易实现模块化，易于扩展，适用不同的电压等级。级联型SVG可对中高压配电网中的非线性负载进行动态无功补偿和谐波治理，改善配电网电能质量。目前，适用于级联型SVG的多电平调制方法主要有载波移相调制和载波层叠调 制。载波移相调制由一组移相的三角载波与调制信号相比较，生成多路PWM波，用于控制级联H桥中功率器件的通断，能够保证各功率器件开关动作均衡。载波层叠调制采用一组幅值相同、频率相同的三角载波，在横轴上下连续层叠后与同一个调制波进行比较，根据调制波与各个三角载波的比较结果输出不同的电平，决定相应功率器件的通断。载波层叠调制难以保证各功率器件开关动作均衡，但载波同相层叠调制具有良好的消谐性能。无论是载波移相调制还是载波层叠调制都需要多路三角载波信号与调制波比较，实现难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于级联型SVG的单载波控制方法，达到稳定各级联H桥直流侧电压和控制并网电流的目的，实现各功率器件开关动作的均衡。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种适用于级联型SVG的单载波控制方法，级联型SVG包括三个级联支路，每个级联支路包括若干个串联的H桥单元，所述三个级联支路星形连接后经电抗器并接入三相电网和负载之间，所述H桥单元为单相全桥逆变器，其特征在于，该方法的步骤如下
1)检测获得各级联H桥单元直流侧电压信号(μ-,Udbi, ^ .)、三相电网电压信号(化，ub, U)、无功指令电流Uia、iqb、)和并网电流信号()，通过电压电流双环控制生成SVG电压调制信号(uma, umb, uj ；
2)对电压调制信号iUaa,UlIlb,UJ进行单载波调制，得到多电平脉冲信号A;
3 )根据多电平脉冲信号P2'级联支路的当前开关状态Q、单相全桥逆变器直流侧电压的排序和并网电流的极性，将开关动作分配至单相全桥逆变器的半导体功率器件，达到稳定各级联H桥单元直流侧电压和控制并网电流的目的。所述步骤I)中，电压电流双环控制的步骤为
I)对一个级联支路中所有H桥单元的直流侧电压求和，得到直流侧总电压Σ ，与直流侧电压给定值比较，生成误差e，经数字PI环节，获得有功电流幅值信号Ipa,再乘以与该级联支路电压同相位的单位正弦信号，得到有功电流瞬时值iP3 ;其中数字PI控制公式如下
权利要求
1.一种适用于级联型SVG的单载波控制方法，级联型SVG包括三个级联支路，每个级联支路包括若干个串联的H桥单元，所述三个级联支路星形连接后经电抗器并接入三相电网和负载之间，所述H桥单元为单相全桥逆变器，其特征在于，该方法的步骤如下 1)检测获得各级联H桥单元直流侧电压信号(μ-,Udbi, ^ .)、三相电网电压信号(化，ub, U)、无功指令电流Uia、iqb、)和并网电流信号()，通过电压电流双环控制生成SVG电压调制信号(uma, umb, uj ； 2)对电压调制信号iUaa,UlIlb,UJ进行单载波调制，得到多电平脉冲信号A; 3 )根据多电平脉冲信号P2'级联支路的当前开关状态Q、单相全桥逆变器直流侧电压的排序和并网电流的极性，将开关动作分配至单相全桥逆变器的半导体功率器件，达到稳定各级联H桥单元直流侧电压和控制并网电流的目的。
2.根据权利要求I所述的适用于级联型SVG的单载波控制方法，其特征在于，所述步骤I)中，电压电流双环控制的步骤为 I)对一个级联支路中所有H桥单元的直流侧电压求和，得到直流侧总电压Σ ，与直流侧电压给定值比较，生成误差e，经数字PI环节，获得有功电流幅值信号Ipa,再乘以与该级联支路电压同相位的单位正弦信号，得到有功电流瞬时值;其中数字PI控制公式如下 pe(k) +[^e(J) Jf D 其中，k为采样序列，IJk)为第A个采样时刻PI调节器输出的有功电流幅值信号，e(k)为第々个采样时刻直流侧电压误差，Λ；为PI调节器比例系数，尤为PI调节器积分系数； 2)将有功电流瞬时值ipa与无功指令电流iqa叠加，得到指令电流ia ;指令电流ia与步骤I)中级联支路的并网电流比较，经无差拍控制，生成该级联支路电压调制信号 u —他-U+ ^"狐― 其中，Z为电抗器电抗值，T为控制周期，#为级联H桥单元数量。
3.根据权利要求2所述的适用于级联型SVG的单载波控制方法，其特征在于，所述单载波调制的步骤如下 1)对权利要求2所述级联支路的电压调制信号Uma进行取整操作，得到“整数部分和“小数部分 2)将取整所得的“小数部分”与单路三角载波信号Ucarr比较，得到I路脉冲信号Pla : p = Ji > Uc^r 叫0爾 3)将&与取整所得的“整数部分”U相加，得到I路多电平脉冲信号A3
4.根据权利要求3所述的适用于级联型SVG的单载波控制方法，其特征在于，将开关动作分配至单相全桥逆变器的半导体功率器件的过程为 1)确定一个级联支路的开关状态G:定义第i个H桥单元的左桥臂开关状态为5^.-7，右桥臂开关状态为5^.;若桥臂上管导通，下管截止，则桥臂开关状态为I ;若桥臂上管截止，下管导通，则桥臂开关状态为O ;定义第i个H桥单元开关状态/Zi为该H桥左、右桥臂开关状态之差，即
全文摘要
本发明公开了一种适用于级联型SVG的单载波控制方法，经检测环节获得电网电压、并网电流、无功指令电流和各级联H桥单元直流侧电压的瞬时值，通过电压电流双环控制生成SVG电压调制信号；对电压调制信号进行取整操作，将取整所得“小数部分”与单路三角载波信号比较，得到1路脉冲信号P1，再将P1与取整所得的“整数部分”相加，得到1路多电平脉冲信号；根据多电平脉冲信号、级联支路当前开关状态、直流侧电压的排序和并网电流的极性，将开关动作分配至半导体功率器件，达到稳定各级联H桥直流侧电压和控制并网电流的目的。本发明方法的谐波特性优于载波移相调制；仅需要单路三角载波就能实现对级联H桥中功率器件的通断控制，易于实现。
文档编号H02M7/49GK102842912SQ201210336049
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者罗安, 熊桥坡, 刘芸, 寇磊, 周发云, 黎小聪, 刘雷, 马伏军 申请人:湖南大学