專利名稱：一種單周控制的三相四橋臂有源電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)中的諧波和無功問題日益嚴(yán)重，這給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的危害。因此，必須采取有效措施來改善電能質(zhì)量。有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它產(chǎn)生與負(fù)載電流中諧波電流和無功電流大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流，對大小和頻率變化的諧波和無功電流進(jìn)行補(bǔ)償。經(jīng)典的APF需要產(chǎn)生電流基準(zhǔn)，需要運(yùn)用非常復(fù)雜的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(chǎn)生電流基準(zhǔn)，只需對輸入電流和變換器直流側(cè)電壓進(jìn)行檢測。為達(dá)到上述目的，本發(fā)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(dú)立的單周控制電路，其中三相全橋單周控制電路由運(yùn)算電路、比較器、觸發(fā)器和時鐘電路組成，第四橋臂單周控制電路由復(fù)位電路、積分器、比較器、R-S觸發(fā)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(tài)。 整流時，能量向直流側(cè)流動，電容C充電，逆變時，能量向交流側(cè)流動，電容C放電，保證了一個周期內(nèi)直流側(cè)電壓維持不變，從而提供了系統(tǒng)所需的諧波和無功補(bǔ)償電流。電感Lf用來平滑功率管的開關(guān)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(cè)母線電壓。三相全橋用來提供諧波和無功補(bǔ)償電流，以達(dá)到A，B，C三相的輸入電流Ia，lb, 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(bǔ)償電流，以消除不平衡負(fù)載引起的中線電流。本發(fā)明能夠有效的補(bǔ)償三相四線制系統(tǒng)中的諧波、中線和無功電流，并且控制器結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)；控制精度高，既無靜態(tài)誤差，也沒有動態(tài)誤差；響應(yīng)速度快，補(bǔ)償效果好。


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(jié)構(gòu)示意圖。圖3為第四橋臂單周控制電路電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明采用控制開關(guān)的占空比的方式，使每個周期內(nèi)開關(guān)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(wěn)態(tài)和瞬態(tài)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(dú)立的單周控制電路，其中三相全橋單周控制電路由 運(yùn)算電路(3)、比較器(5)、觸發(fā)器(4)和時鐘電路(6)組成，第四橋臂單周控制電路由復(fù)位電路(11)、積分器(10)、比較器(8)、R_S觸發(fā)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(tài)。整流時，能量向直流側(cè)流動，電容C充電，逆變時，能量向交流側(cè)流動，電容C放電，保證了一個周期內(nèi)直流側(cè)電壓E維持不變，從而提供了系統(tǒng)所需的諧波和無功補(bǔ)償電流。電感 Lf用來平滑功率管的開關(guān)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(cè)母線電壓。三相全橋(1) 用來提供諧波和無功補(bǔ)償電流，以達(dá)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(bǔ)償電流，以消除不平衡負(fù)載弓丨起的中線電流。圖2是三相全橋單周控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，Sap、San、Sbp, Sbn, Sep、Sen為開關(guān)管的驅(qū)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(cè)和直流電容側(cè)之間雙向流動，故變換器工作于四象限態(tài)，且每個橋臂兩個開關(guān)的驅(qū)動信號設(shè)置為互補(bǔ)，分別為Dn和1-Dn。控制方程如下
權(quán)利要求
1. 一種單周控制的三相四橋臂有源電力濾波器，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)，其特征在于三相全橋(1)和第四橋臂單相半橋(2)采用分別獨(dú)立的單周控制電路，其中三相全橋單周控制電路由運(yùn)算電路(3)、比較器(5)、觸發(fā)器(4)和時鐘電路(6)組成，第四橋臂單周控制電路由復(fù)位電路 (11)、積分器(10)、比較器(8)、R-S觸發(fā)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。
全文摘要
本發(fā)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(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(dú)立的單周控制電路，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。能夠有效的補(bǔ)償三相四線制系統(tǒng)中的諧波、中線和無功電流，并且控制器結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)；控制精度高，既無靜態(tài)誤差，也沒有動態(tài)誤差；響應(yīng)速度快，補(bǔ)償效果好。
文檔編號H02J3/18GK102332724SQ20111030447
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者孫宏偉 申請人:武陟縣電業(yè)總公司