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如图2所示,该并联APF-STATCOM采用两电平三相四桥臂电压源逆变器拓扑,其中前三桥臂实现谐波及无功补偿,第四桥臂独立用于控制中线电流。这是由于三相四线制系统中,当负载不平衡时,中线往往流过较大零序电流,其不同于三相三线制系统。因此,增加与前三桥臂解耦控制的第四桥臂提供零序电流通路。此时APF-STATCOM产生一个与负载电流iL,abc中谐波、基波负序和零序分量之和相反的补偿电流iC,abc,使得电源电流iS,abc仅提供负载电流基波正序分量,确保源输出对称三相电流并提高功率因数。
其中中线电流分离检测、锁相环、谐波电流检测、直流电压控制、电流控制及PWM调制是实现高性能APF-STATCOM的关键。锁相环、直流电压控制等与三相三线制系统相同,在此不作详细介绍。
关键问题分析
1.第四桥臂中线电流分离检测及控制
考虑到不平衡的三相四线制电路中的负载电流iL,abc所包含的零序分量iN相等,均为
(1)
如图2所示,此时中线电流采样值iN,与中线零序电流分量补偿指令iNref一并作为第四桥臂电流控制器输入,通过PI调节器得到调制信号获得第四桥臂开关信号。
同时有,
式中,仅含正序分量及负序分量,便于后续采用三相三线系统中ip-iq谐波电流检测算法。
2.谐波电流检测
图3?用d-q变换检测谐波的原理图
传统基于p-q瞬时无功功率理论检测谐波电流方法受电压畸变及不对称影响较大,实际场合并不适用[9]。实际场合多采用加入锁相环PLL电路的ip-iq瞬时无功功率理论检测方法,具体如图3所示,相关变换为
(5)
(6)
提取不含零序分量的电流,通过Park变换,将基波分量在d-q-0坐标中变换到0Hz处(或先经
变换再经dq变换亦可),用低通滤波器提取基波正序分量即可[5]。
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