[發明專利]一種單周控制的三相四橋臂有源電力濾波器

無效

• 申請號: 201110304473.7
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN102332724A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 孫宏偉
• 申請（專利權）人: 武陟縣電業總公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電力電子變換器，尤其是一種單周控制的三相四橋臂有源電力濾波器。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，電網中的諧波和無功問題日益嚴重，這給電網的穩定運行帶來很大的危害。因此，必須采取有效措施來改善電能質量。有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它產生與負載電流中諧波電流和無功電流大小相等、方向相反的補償電流，對大小和頻率變化的諧波和無功電流進行補償。經典的?APF需要產生電流基準，需要運用非常復雜的控制。

發明內容

本發明的目的是要提供一種單周控制的三相四橋臂有源電力濾波器，無需產生電流基準，只需對輸入電流和變換器直流側電壓進行檢測。

為達到上述目的，本發明由單周控制器和四橋臂變換器組成，四橋臂變換器包括三相全橋和第四橋臂單相半橋，三相全橋和第四橋臂單相半橋采用分別獨立的單周控制電路，其中三相全橋單周控制電路由運算電路、比較器、觸發器和時鐘電路組成，第四橋臂單周控制電路由復位電路、積分器、比較器、R-S觸發器、絕對值電路、比例微分電路和門電路組成，單周控制器由三相全橋單周控制電路和第四橋臂單周控制電路組成。

單周控制的有源濾波器是一個三相四橋臂雙向變換器，工作于整流和逆變狀態。整流時，能量向直流側流動，電容C充電，逆變時，能量向交流側流動，電容C放電，保證了一個周期內直流側電壓維持不變，從而提供了系統所需的諧波和無功補償電流。電感Lf用來平滑功率管的開關所引起的電流紋波。該三相四橋臂變換器由一個三相全橋和一個第四橋臂單相半橋組成，它們共用一個電容以提供直流側母線電壓。三相全橋用來提供諧波和無功補償電流，以達到A，B，C三相的輸入電流Ia，Ib，Ic?波形近似正弦，并與三相電壓Va，Vb，Vc?無相位差的目的；第四橋臂單相半橋用來提供零序補償電流，以消除不平衡負載引起的中線電流。

本發明能夠有效的補償三相四線制系統中的諧波、中線和無功電流，并且控制器結構簡單，易于實現；控制精度高，既無靜態誤差，也沒有動態誤差；響應速度快，補償效果好。

附圖說明

圖1為四橋臂變換器電路圖。

圖2為三相全橋單周控制電路的結構示意圖。

圖3為第四橋臂單周控制電路電路圖。

具體實施方式

本發明采用控制開關的占空比的方式，使每個周期內開關變量的平均值與控制參考信號相等或成一定比例，從而消除穩態和瞬態誤差。

由單周控制器和四橋臂變換器組成，四橋臂變換器包括三相全橋（1）和第四橋臂單相半橋（2），三相全橋（1）和第四橋臂單相半橋（2）采用分別獨立的單周控制電路，其中三相全橋單周控制電路由運算電路（3）、比較器（5）、觸發器（4）和時鐘電路（6）組成，第四橋臂單周控制電路由復位電路（11）、積分器（10）、比較器（8）、R-S觸發器（12）、絕對值電路（9）、比例微分電路（7）和門電路（13）組成，單周控制器由三相全橋單周控制電路和第四橋臂單周控制電路組成。

圖1為四橋臂變換器電路圖是一個三相四橋臂雙向變換器，工作于整流和逆變狀態。整流時，能量向直流側流動，電容C充電，逆變時，能量向交流側流動，電容C放電，保證了一個周期內直流側電壓?E?維持不變，從而提供了系統所需的諧波和無功補償電流。電感Lf用來平滑功率管的開關所引起的電流紋波。該三相四橋臂變換器由一個三相全橋（1）和一個第四橋臂單相半橋（2）組成，它們共用一個電容以提供直流側母線電壓。三相全橋（1）用來提供諧波和無功補償電流，以達到A，B，C三相的輸入電流Ia，Ib，Ic?波形近似正弦，并與三相電壓Va，Vb，Vc?無相位差的目的；第四橋臂單相半橋（2）用來提供零序補償電流，以消除不平衡負載引起的中線電流。

圖2是三相全橋單周控制電路的結構示意圖，Sap、San、Sbp、Sbn、Scp、Scn為開關管的驅動信號；Vref為四橋臂變換器直流測反饋電壓。由于有源電力濾波器要求能量在交流側和直流電容側之間雙向流動，故變換器工作于四象限態，且每個橋臂兩個開關的驅動信號設置為互補,分別為Dn和1-Dn。

控制方程如下：

式中VM=，K1—常數，E—直流側電壓，RS—電源輸入電流的測量電阻，RE－補償三相諧波和無功電流后電源測等效電阻。該方程描述了電源電流、開關占空比和逆變器直流側電容電壓三個量間的關系，該控制方程由電路模擬實現。