三電平有源電力濾波器死區效應分析與補償

黃海宏，江念濤，黃楠楠，王海欣

（合肥工業大學 電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009）

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隨著現代社會的飛速發展，電能質量問題日益凸顯。作為改善電能質量最有效的治理方式，有源電力濾波器（APF）的市場需求越來越大。由于APF主電路的開關器件不是理想器件，為防止同一橋臂功率管直通，必須在互補的2個驅動信號中設置一段死區時間，以保證互補開關管的先關斷后導通。在死區時間內，輸出波形不受邏輯信號的控制，同時在較高的開關頻率下，APF的補償性能［1-5］會嚴重降低。死區效應［6-7］使得脈沖寬度調制（PWM）信號不能實時準確地施加到開關管的控制端，進而導致APF輸出電流與期望值偏差較大。偏差中含有大量需要補償的諧波成分，這導致APF輸出的諧波電流的幅值與相位都有很大偏差，從而影響諧波補償效果。

消除死區的方法有很多，如死區解耦控制方法、基于電流預測的死區補償方法及基于單周控制的死區補償方法［7-10］。 文獻［8-9］提出基于電流預測的死區補償方法，但由于高頻噪聲及電磁干擾的存在，增加了對電流極性的判斷難度。若電流檢測不準或滯后時間過長則會導致補償不準，進而可能會使死區效應的影響加重。尤其對于具有較強電磁干擾的三電平APF而言，其補償效應更不佳。現有文獻中對死區效應補償控制的研究比較多，文獻［10］提出一種不直接判斷電流極性的新方法，該方法根據諧振控制器鎖相環的網側電壓觀測值間接實現對電流方向的準確判斷，進而實現死區補償，但由于三電平系統中存在嚴重的電磁干擾同樣會對網側電壓采樣造成影響，補償效果仍不佳。……