基于载波相移级联多电平APF的研究.pdf

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1、第46卷第10期电力电子技术Vo1．46．No．102012年10月PowerElectronicsOctober2012基于载波相移级联多电平APF的研究殷允阔，杜少武，黄海宏(合肥工业大学，安徽合肥230009)摘要：研究了基于载波相移技术的级联多电平变流器在有源电力滤波器(APF)中的应用问题，详细分析了级联型多电平变流器的工作原理。设计了基于DSP+CPLD载波相移的H桥级联多电平APF系统。仿真和实验结果表明．该系统能实现较高的等效开关频率，低压开关器件级联实现高压输出，具有结构简单、动态响应速度快、补偿性能好等优点。关键词：有源电力滤波器：载波相移；多电平中图分类号：TN713+

2、．8文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)10—0100—03StudyofCascadedMultilevelActivePowerFilterBasedonCarrierPhase·shiftedY1NYun—kuo．DUShaoWU，HUANGHai．hong(HefeiUn&e~i@ofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Aimingattheapplicationofactivepowerfilter(APF)，cascadedmultilevelinverterbasedoncartierwaveph—ase—shifted

3、techniqueisresearched，andtheprincipleofcascadedmultilevelinverterisanalyzed．ThecascadedH—bridgemultilevelAPFsystemofd—connectedinverterbasedoncarrierphase—shiftedwithDSP+CPLDisdesigned．Simul~ionsandexperimentalresultsShowthatthesystemcanrealizehighequivalentswitchingfrequency，ahighoutputwiththelow—

4、voltageswitchingdevicesbycascaded，andasimplestructure，highdynamicresponsespeed，finecompensationperformanceandaseriesofadvantages．Keywords：activepowerfilter；cartierphase—shifted；multilevel1引言2工作原理多电平交流器【1]直流侧相互独立．容易实现电实验样机结构如图1所示。压均衡，且各变流器单元结构相同，便于模块化设交流非线十计。级联型并联APF消除谐波的方法_21是多电平电网负载变流器在有源电力滤波领域的一个

5、应用。很好地解决了高压滤波问题。载波相移技术能在低的开关频率下实现较高的等效开关频率，开关损耗较图1基于载波相移的级联多电平APF结构图低，因此适用于多电平大功率场合【3J。Fig．1Schematicdiagramofcascaded一multilevelAPFbasedon在载波相移调制技术中，各个H桥桥臂需要分carrierphase—shifted别进行调制，因此需要多个载波信号。设计选用2．1谐波电流检测TMS320F2812型DSP和CPLD相结合．利用DSP谐波电流检测算法采用基于瞬时无功功率理运算速度快和CPLD逻辑时序处理能力强等特论的ip-i检测法【4】，算法原理如图2所

6、示。点，产生36路PWM控制信号。实现每相7电平输出，整个系统采用电流闭环PI控制。通过基于载波相移的级联多电平APF研究的仿真和实验样机，验证了该设计的有效性与可行性，并为高压APF的研究提供了依据。图2一检测法原理框图Fig．2Principleblockdiagramofip-iqalgorithm定稿日期：2012—05—08作者简介：殷允阔(1987一)，男，安徽宿州人，硕士研究生，检测谐波电流时，因被检测对象电流中谐波研究方向为功率变换器并网控制技术。的构成和选用滤波器的不同会有不同延时。对于1oo基于载波相移级联多电平APF的研究电网中典型的谐波源三相整流桥。其检测的延时依次相

7、差'n／3的三角载波．而TMS320F2812只有较短，所以该方法具有很好的实时性。该算法运算4个独立的定时计数器．只能实现4列载波信号量也相对较少。无需检测三相电网电压．只需a相输出，因此采用DSP与CPLD相结合的方法来实电网电压同相位的正弦信号sintot和对应的余弦现。CPLD可独立于主处理器运行，这样既减轻了信号costot。DSP的负担。又提高了系统可靠性。2．2载波相移调制策略DSP响应外部中断