交錯驅動PWM補償電流發生器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種交錯驅動ＰＷＭ補償電流發生器。它采用兩個逆變橋并聯工作，兩個逆變橋經電感器輸出的補償電流中，對應指令信號的有效補償電流分量是相同的，并聯后相互疊加，輸出總電流為單個逆變橋輸出電流的兩倍；而兩個逆變橋經電感器輸出的補償電流中因ＰＷＭ調制而產生的載波頻率紋波電流分量是近似等幅反相的，可相互抵消，從而使輸出總電流中的紋波分量顯著降低。本實用新型專利技術能夠用較低的載波頻率和較小的輸出電感器，取得比公知技術方法顯著降低的輸出紋波電流，同時直流回路中的紋波電流有效值也降至公知技術方法的４６％左右，從而使ＰＷＭ補償電流發生器的電流跟蹤速度、輸出紋波電流、損耗、效率和成本等指標得到綜合改善。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種PWM補償電流發生器，尤其涉及一種用于對電力系統中的諧波電 流和無功電流進行主動跟蹤補償的交錯驅動PWM補償電流發生器。
技術介紹
采用現代電力電子技術對電力系統中的諧波電流和無功電流進行主動補償，是近年來發 展起來的柔性輸電技術(FACTS)和用戶電力技術(D-FACTS)中的重要內容。例如有源電力 濾波器(APF)和靜止同步補償器(STATCOM)等，都屬于采用現代電力電子技術制造的補償 電流發生器。為了取得高效率、高速度的效果，這類補償電流發生器通常采用脈沖寬度調制(PWM) 方法產生所需的快速變化的高強度補償電流。PWM方法是將指令信號與頻率顯著高于指令信 號頻率的三角波(載波)信號進行比較，將幅值隨時間變化的指令信號轉換為一系列寬度與 指令信號幅值成正比的矩形脈沖信號，即PWM信號。PWM信號以脈沖寬度的變化來反映指. 令信號幅值的變化。用此PWM信號來控制大功率半導體功率器件的開通與關斷，可得到大 容量的PWM電壓脈沖，然后通過大容量電感器抑制PWM脈沖中的載波頻率分量，將其轉化 成所需強度的補償電流。公知的PWM補償電流發生器存在兩個嚴重不足-1) 公知的PWM補償電流發生器產生的補償電流中含有較高強度載波頻率紋波電流，導 致電磁干擾。若要降低紋波電流水平，則需要采用電感量較大的輸出電感器，或提高載波頻 率。但增加輸出電感器的電感量會限制輸出電流的最大變化率，影響跟蹤補償速度和效果， 同時會增加電感器的體積、重量和成本；而提高載波頻率會增加半導體功率器件的開關損耗， 降低效率，并受半導體功率器件開關速度限制，不可能過分提高。因此需要在幾個限制因素 中進行折中選擇，導致對補償電流發生器技術性能的限制。2) 補償電流發生器工作時，其逆變橋的直流回路中也存在較大紋波電流，導致直流母線 電壓波動并在直流母線電容器中產生較大損耗。為保證裝置正常工作，需要較大的直流母線 電容器，增加了裝置的體積、重量和成本。
技術實現思路
本技術的目的就是為了改善公知PWM補償電流發生器存在的上述不足，提供一種 交錯驅動PWM補償電流發生器，它能夠用較低的載波頻率和較小的輸出電感器，取得比公 知技術方法顯著降低的輸出紋波電流，同時直流回路中的紋波電流有效值也降至公知技術方 法的46%左右，從而使PWM補償電流發生器的電流跟蹤速度、輸出紋波電流、損耗、效率和成本等指標得到綜合改善。為實現上述目的，本技術采取了如下技術方案-一種交錯驅動PWM補償電流發生器，它由直流母線電容器、逆變橋I 、逆變橋II、電 感器I、電感器II、驅動電路I、驅動電路II、 PWM脈寬調制器I、 PWM脈寬調制器II、 反相器、三角波發生器、運算與控制單元、電流互感器組I、電流互感器組II構成；其中， 逆變橋I和逆變橋II的直流母線并聯在一起，與共用的直流母線電容器連接；逆變橋I的逆變輸出端接電感器i的輸入端，逆變橋n的逆變輸出端接電感器n的輸入端；電感器I和電感器II的輸出端并聯后與被補償電力線路連接；逆變橋I的控制端與驅動電路I的相應驅動輸出端連接，逆變橋n的控制端與驅動電路n的相應驅動輸出端連接；驅動電路I的輸入端與PWM脈寬調制器I的輸出端連接，驅動電路II的輸入端與PWM脈寬調制器II的輸出端連 接；運算與控制單元的的指令信號輸出端分別與PWM脈寬調制器I的調制信號輸入端和 PWM脈寬調制器II的調制信號輸入端連接；運算與控制單元的的同步信號輸出端則經三角波 信號發生裝置處理后，輸出兩個反相的三角波信號分別送入PWM脈寬調制器I的三角波輸 入端和PWM脈寬調制器II的三角波輸入端運算與控制單元的三組輸入端分別接被補償電 力線路、電流互感器組I的2次側和電流互感器組II的2次側；電流互感器組I的一次側串 聯在兩個電感器輸出端與被補償三相電力線路的連接回路中；電流互感器組II的一次側串聯 在被補償電力線路中。所述逆變橋I和逆變橋II的直流母線是公共的，逆變橋I和逆變橋II的逆變輸出端分別 串聯一個獨立的電感器后并聯在一起。所述逆變橋I的驅動電路I和PWM脈寬調制器I以及逆變橋II的驅動電路II和PWM脈 寬調制器II間相互獨立驅動。所述三角波發生器產生的三角波信號分為兩路， 一路直接供給PWM脈寬調制器n,另 一路通過反相器反相后供給PWM脈寬調制器I ;其中的運算與控制單元產生的指令信號同 時供給PWM脈寬調制器I和PWM脈寬調制器II 。所述三角波信號發生裝置包括一個三角波發生器，它的一個三角波輸出信號直接送入 PWM脈寬調制器II的三角波輸入端；另一個三角波輸出信號經反相器送入PWM脈寬調制器 I的三角波輸入端。所述三角波信號發生裝置包括兩個反相的三角波發生器，它們的輸出端分別接PWM脈 寬調制器I的三角波輸入端和PWM脈寬調制器II的三角波輸入端。用以上方案，兩個逆變橋經電感器輸出的補償電流中，對應指令信號的有效補償電流分 量是相同的，并聯后相互疊加，輸出總電流為單個逆變橋輸出電流的兩倍；而兩個逆變橋經 電感器輸出的補償電流中因PWM調制而產生的載波頻率紋波電流分量是近似等幅反相的， 可相互抵消，從而使輸出總電流中的紋波分量顯著降低。更深入的數學分析證明，兩個逆變橋工作時流過直流母線電容器的紋波電流彼此部分抵消，使直流母線電容器中的總電流降低 為同容量公知PWM補償電流發生器對應電流的46%左右。 本技術的有益效果是-(1) 交錯驅動的兩個PWM逆變橋并聯輸出，有效輸出電流強度增大一倍，而輸出電流 中的有害紋波電流含量顯著降低；(2) 在相同載波頻率、滿足相同輸出紋波限制條件下，可采用較小的輸出電感器，顯著 提高的輸出電流的跟蹤速度，并降低成本。(3) 在滿足相同輸出紋波限制、相同輸出電流跟蹤速度要求條件下，可采用較低的載波 頻率，降低對半導體功率器件開關速度的要求，降低開關損耗；(4) 在輸出相同補償電流的條件下，流過直流母線電容器的紋波電流降低至公知PWM 補償電流發生器對應電流的46%左右，可降低直流母線紋波電壓，減小直流母線電容內的電 流應力，降低損耗，提高可靠性，并且可以減小對直流母線電容器容量的需求。附圖說明圖1為本技術第一實施例結構示意圖。 圖2為本技術第二實施例結構示意圖。 圖3為本技術第三實施例結構示意圖。其中1.直流母線電容器、2.逆變橋I 、 3.逆變橋II、 4.電感器I 、 5.電感器II、 6.驅 動電路I 、 7.驅動電路II、 8. PWM脈寬調制器I 、 9. PWM脈寬調制器II 、 10.反相器、11. 三角波發生器、12.運算與控制單元、13.電流互感器組I、 14.電流互感器組II。具體實施方式以下結合附圖與實施例對本技術作進一步說明。圖1是所述交錯驅動PWM補償電流發生器用于三相三線電力線路中的實施例一。根據 補償的目的，可用作有源電力濾波器或靜止同步補償器，補償電力線路中的諧波電流和無功 電流。如圖1所示， 一種交錯驅動PWM補償電流發生器，它由直流母線電容器l、逆變橋I2、 逆變橋I13、電感器I 4、電感器IIS、驅動電路I 6、驅動電路I17、 PWM脈寬調制器I 8、 PWM 脈寬調制器I19、反相器IO、三角波本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交錯驅動ＰＷＭ補償電流發生器，其特征是，它由直流母線電容器（１）、逆變橋Ⅰ（２）、逆變橋Ⅱ（３）、電感器Ⅰ（４）、電感器Ⅱ（５）、驅動電路Ⅰ（６）、驅動電路Ⅱ（７）、ＰＷＭ脈寬調制器Ⅰ（８）、ＰＷＭ脈寬調制器Ⅱ（９）、反相器（１０）、三角波發生器（１１）、運算與控制單元（１２）、電流互感器組Ⅰ（１３）、電流互感器組Ⅱ（１４）構成；其中，逆變橋Ⅰ（２）和逆變橋Ⅱ（３）的直流母線并聯在一起，與共用的直流母線電容器（１）連接；逆變橋Ⅰ（２）的逆變輸出端接電感器Ⅰ（４）的輸入端，逆變橋Ⅱ（３）的逆變輸出端接電感器Ⅱ（５）的輸入端；電感器Ⅰ（４）和電感器Ⅱ（５）的輸出端并聯后與被補償電力線路連接；逆變橋Ⅰ（２）的控制端與驅動電路Ⅰ（６）的相應驅動輸出端連接，逆變橋Ⅱ（３）的控制端與驅動電路Ⅱ（７）的相應驅動輸出端連接；驅動電路Ⅰ（６）的輸入端與ＰＷＭ脈寬調制器Ⅰ（８）的輸出端連接，驅動電路Ⅱ（７）的輸入端與ＰＷＭ脈寬調制器Ⅱ（９）的輸出端連接；運算與控制單元的（１２）的指令信號輸出端分別與ＰＷＭ脈寬調制器Ⅰ（８）的調制信號輸入端和ＰＷＭ脈寬調制器Ⅱ（９）的調制信號輸入端連接；運算與控制單元的（１２）的同步信號輸出端則經三角波信號發生裝置處理后，輸出兩個反相的三角波信號分別送入ＰＷＭ脈寬調制器Ⅰ（８）的三角波輸入端和ＰＷＭ脈寬調制器Ⅱ（９）的三角波輸入端；運算與控制單元（１２）的三組輸入端分別接被補償電力線路、電流互感器組Ⅰ（１３）的２次側和電流互感器組Ⅱ（１４）的２次側；電流互感器組Ⅰ（１３）的一次側串聯在兩個電感器輸出端與被補償三相電力線路的連接回路中；電流互感器組Ⅱ（１４）的一次側串聯在被補償電力線路中。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建明，王德濤，李波，
申請(專利權)人：山東山大華天科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：88[中國|濟南]