一種判斷電壓矢量空間位置的apf系統(tǒng)及判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)，本 發(fā)明還涉及利用上述系統(tǒng)判斷電壓矢量空間位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的大量使用，不斷向電網(wǎng)注入無功和諧 波成分，致使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)三相不平衡、閃變及諧波等問題，影響著電網(wǎng)的利用效率和電能 質(zhì)量，甚至還會威脅電網(wǎng)安全。有源電力濾波器（APF)作為一種有效的諧波抑制和無功補(bǔ) 償設(shè)備，逐漸成為工程領(lǐng)域爭相研宄的熱門課題。因此，在APF的控制及實現(xiàn)方面展開深入 研宄，對APF的推廣應(yīng)用具有一定的積極意義。
[0003] 近年來有學(xué)者提出了一種滯環(huán)空間矢量控制，利用電流偏差矢量的空間位置和不 同開關(guān)狀態(tài)對電流偏差變化率的影響，選擇最佳的開關(guān)狀態(tài)。這種控制方法已經(jīng)在有源電 力濾波器、并網(wǎng)逆變器等電力電子相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在這種方法中，APF交流側(cè)的 電流偏差矢量Ai的變化率與電壓空間矢量u/具有直接關(guān)系。當(dāng)u/處于不同位置時，對 A i的影響程度會有所區(qū)別。傳統(tǒng)方法多利用線電壓的正負(fù)將u/所在空間劃分為6個區(qū) 域，這種劃分方法并未考慮iC在三相靜止abc坐標(biāo)系中的單調(diào)遞增/遞減問題，直接影響 開關(guān)狀態(tài)的選擇，大大降低了 APF系統(tǒng)的控制精度及準(zhǔn)確性，也限制了滯環(huán)空間矢量控制 在APF系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)，充分考慮了電壓空 間矢量在坐標(biāo)系中的單調(diào)性，提高了 APF系統(tǒng)控制精度。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供利用上述APF系統(tǒng)判斷電壓矢量空間位置的方法。
[0006] 本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)，包 括由非線性負(fù)載、APF主電路及APF控制電路組成的三相交流線路；
[0007] 非線性負(fù)載采用不控整流電路接負(fù)載，通過開關(guān)IVKi和電阻L實現(xiàn)軟啟動，通過 電感U實現(xiàn)濾波并接入三相交流線路中；
[0008] APF主電路采用基于功率開關(guān)的全控整流橋，直流側(cè)接電容C實現(xiàn)穩(wěn)壓，交流側(cè)通 過開關(guān)K2、K3和和電阻R i實現(xiàn)軟啟動，通過電感L i濾除高頻諧波并接入三相交流線路中；
[0009] APF控制電路包括與APF主電路、非線性負(fù)載和三相交流線路電源側(cè)連接的電壓/ 電流互感器和霍爾傳感器；電壓互感器輸入端接三相交流線路的電源側(cè)，輸出端通過過零 檢測電路和AD采樣調(diào)理電路與主控CPU連接；電流互感器的輸入端分別接APF主電路側(cè)和 非線性負(fù)載側(cè)的三相交流線路，輸出端通過AD采樣調(diào)理電路與主控CPU連接；主控CPU與 驅(qū)動電路連接。
[0010] 本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點還在于，
[0011] 主控 CPU 采用 TMS320F28335。
[0012] 本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，判斷電壓矢量空間位置的方法，采用APF系 統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為：
[0013] 包括由非線性負(fù)載、APF主電路及APF控制電路組成的三相交流線路；
[0014] 非線性負(fù)載采用不控整流電路接負(fù)載，通過開關(guān)和電阻L實現(xiàn)軟啟動，通過 電感U實現(xiàn)濾波并接入三相交流線路中；
[0015] APF主電路采用基于功率開關(guān)的全控整流橋，直流側(cè)接電容C實現(xiàn)穩(wěn)壓，交流側(cè)通 過開關(guān)K 2、K3和和電阻R i實現(xiàn)軟啟動，通過電感L i濾除高頻諧波并接入三相交流線路中；
[0016] APF控制電路包括與APF主電路、非線性負(fù)載和三相交流線路電源側(cè)連接的電壓/ 電流互感器和霍爾傳感器；電壓互感器輸入端接三相交流線路的電源側(cè)，輸出端通過過零 檢測電路和AD采樣調(diào)理電路與主控CPU連接；電流互感器的輸入端分別接APF主電路側(cè)和 非線性負(fù)載側(cè)的三相交流線路，輸出端通過AD采樣調(diào)理電路與主控CPU連接；主控CPU與 驅(qū)動電路連接；
[0017] 主控 CPU 采用 TMS320F28335 ;
[0018] 具體按照以下步驟實施：
[0019] 步驟1 :采集電壓空間矢量f及其在三相靜止坐標(biāo)系abc中的投影u u二
[0020] 步驟2 :根據(jù)步驟1中的u:、ub*S u :的單調(diào)增/減趨勢將電壓空間矢量u #所在 區(qū)域劃分為12個部分，分別為SfS12;
[0021] 步驟3 :將步驟2劃分的12個部分轉(zhuǎn)化為邏輯表達(dá)式，即完成了對電壓矢量空間 位置的判斷。
[0022] 本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點還在于，
[0023] 步驟1中采集電壓空間矢量其在三相靜止坐標(biāo)系abc中的投影u u : 通過APF控制電路實現(xiàn)。
[0024] 步驟2中劃分Si_S12的具體依據(jù)為：
[0025] 在區(qū)域 S# :|ub*|〈|uc*|〈|ua*| 且 u:>0 ;
[0026] 在區(qū)域&中：|ub*|〈|ua*|〈|uc*| 且 uc*〈0 ;
[0027] 在區(qū)域 S# :|ua*|〈|u b*|〈|uc*| 且 uc*〈0 ;
[0028] 在區(qū)域 S4* : | u a* |〈 | uc* |〈 | ub* | 且 ub*>0 ;
[0029] 在區(qū)域 S# : |uc* |〈 |ua*|〈 |ub* | 且ub*>0 ;
[0030] 在區(qū)域 S6中：|uc* |〈|ub*|〈|ua* | 且ua*〈0 ;
[0031] 在區(qū)域 S# :|ub*|〈|u c*|〈|ua*| 且 ua*〈0 ;
[0032] 在區(qū)域 S8* :|u b*|〈|ua*|〈|uc*| 且 uc*>0 ;
[0033] 在區(qū)域 S9* :|u a*|〈|ub*|〈|uc*| 且 uc*>0 ;
[0034]在區(qū)域S1Q中：|ua* |〈|uc*|〈|ub* |且ub*〈0 ;
[0035] 在區(qū)域 Sn中：|〇〈|ua*|〈|ub*| 且 ub*〈0 ;
[0036] 在區(qū)域 S12中：|〇〈|ub*|〈|ua*| 且 ua*>0。
[0037] 步驟3中將12個部分轉(zhuǎn)化為邏輯表達(dá)式的【具體實施方式】為：
[0038] 步驟3. 1 :在主控CPU中定義下式：
[0044] 步驟3. 2 :主控CPU利用公式⑵判斷ua#、ubl u /的正負(fù)；
[0045]
[0046] 式⑵中，當(dāng) 0, P a= 1 ;否則 P a= 0 ;
[0047]當(dāng) Ub*>〇，Pb= 1;否則pb= 〇;
[0048]當(dāng) Uc*>〇，Pc= 1;否則pc= 〇;
[0049] 步驟3. 3 :根據(jù)所述步驟3. 2得出的ua'iC及Uc*的正負(fù)，利用以下公式將12個部 分轉(zhuǎn)化為邏輯表達(dá)式：
[0056] 本發(fā)明的有益效果是：一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)在啟動瞬間引入了 軟啟動，能夠有效避免負(fù)載和APF裝置啟動瞬間的過電壓和過電流問題，保證運行的穩(wěn)定 性；判斷電壓矢量空間位置的方法考慮了 APF中電壓空間矢量iC在三相靜止abc坐標(biāo)系中 的單調(diào)遞增/遞減問題，在提高電壓空間矢量區(qū)域劃分精度的基礎(chǔ)上，最大限度的簡化了 控制系統(tǒng)的設(shè)計過程；結(jié)合滯環(huán)空間矢量控制中開關(guān)狀態(tài)的選取方法，更為精確的iC區(qū)域 劃分有效提高了 APF系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性；在提高了負(fù)載供電可靠性的同時，也顯著提高了 系統(tǒng)的控制精度，從而切實保障了供電質(zhì)量。
【附圖說明】
[0057] 圖1是本發(fā)明一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)的電路示意圖；
[0058] 圖2是本發(fā)明中判斷電壓矢量空間位置的方法中電壓空間矢量f的區(qū)域劃分圖。
【具體實施方式】
[0059] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0060] 本發(fā)明一種判斷電壓矢量空間位置的APF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括由非線性 負(fù)載、APF主電路及APF控制電路組成的三相交流線路；非線性負(fù)載采用不控整流電路接負(fù) 載，通過開關(guān)IVl和電阻L實現(xiàn)軟啟動，通過電感L^實現(xiàn)濾波并接入三相交流線路中；APF 主電路采用基于功率開關(guān)的全控整流橋，直流側(cè)接電容C實現(xiàn)穩(wěn)壓，交流側(cè)通過開關(guān)K 2、K3 和和電阻&實現(xiàn)軟啟動，通過電感Li濾除高頻諧波并接入三相交流線路中；APF控制電路 包括與APF主電路、非線性負(fù)載和三相交流線路電源側(cè)連接的電壓/電流互感器和霍爾傳 感器；電壓互感器輸入端接三相交流線路的電源側(cè)，輸出端通過過零檢測電路和AD采樣調(diào) 理電路與主控CPU連接；電流互感器的輸入端分別接APF主電路側(cè)和非線性負(fù)載側(cè)的三相 交流線路，輸出端通過AD采樣調(diào)理電路與主控CPU連接；主控CPU與驅(qū)動電路連接；主控 CPU 采用 TMS320F28335。
[0061] 判斷電壓矢量空間位置的方法，采用一種APF系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為：
[0062] 包括由非線性負(fù)載、APF主電路及APF控制電路組成的三相交流線路；非線性負(fù)載 采用不控整流電路接負(fù)載，通過開關(guān)&和電阻R^實現(xiàn)軟啟動，通過電感L^實現(xiàn)濾波并 接入三相交流線路中；APF主電路采用基于功率開關(guān)的全控整流橋，直流側(cè)接電容C實現(xiàn)穩(wěn) 壓，交流側(cè)通過開關(guān)K 2、K3和和電阻R i實現(xiàn)軟啟動，通過電感L i濾除高頻諧波并接入三相 交流線路中；APF控制電路包括與APF主電路、非線性負(fù)載和三相交流線路電源側(cè)連接的電 壓/電流互感器和霍爾傳感器；電壓互感器輸入端接三相交流線路的電源側(cè)，輸出