專利名稱：抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
為解決電力電子設(shè)備和其它各種非線性負載所帶來的日益嚴重的諧波污染問題，電力有源濾波器成為許多用電場合的必須。
現(xiàn)在使用的單周控制有源濾波器，如圖1所示，裝置它包括主電路1，控制電路2和驅(qū)動電路3，其主電路由電感L1，單相全橋M1～M4和儲能電容C構(gòu)成，驅(qū)動電路在控制電路控制下驅(qū)動單相全橋的開關(guān)管M1～M4，控制電路包括減法器B1、B2，PI調(diào)節(jié)器，帶復位的積分器I2，比較器C1和觸發(fā)電路F1。
相對于網(wǎng)側(cè)，非線性負載和諧波補償部分并聯(lián)后的復合負載可等效為一個電阻，設(shè)為Re。設(shè)Vs為交流側(cè)輸入電壓，Vc為直流側(cè)電壓，is為電源電流，Rs為電流采樣電阻，D為占空比。有源濾波器有效工作時，Vs＝Re·is，根據(jù)全橋電路直流側(cè)電壓和輸入交流電壓之間的關(guān)系，可得到is和Vc之間的關(guān)系為 設(shè) ，則式(1)可以等效為2DVm＝Vm-Rs·is式(2)有源濾波器正常工作時，Vc可控制為穩(wěn)定值，因此在一個開關(guān)周期內(nèi)，Vm不變。應用單周控制有源濾波器是為了保證系統(tǒng)工作過程中式(2)滿足，從而實現(xiàn)對非線性負載有效的諧波補償。實際設(shè)計中，選擇合適的積分時間常數(shù)時(Ti＝T/2)，有 工作時，控制電路中的減法器B1產(chǎn)生的參考信號Vref和直流側(cè)電壓VC反饋信號之差輸入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出的Vm信號分二路，一路經(jīng)積分器I2積分，得到2DVm信號輸入比較器C1，另一路輸入減法器B2，和Rs·is信號相減后輸入比較器C1，比較器C1的輸出經(jīng)觸發(fā)電路F1輸給驅(qū)動電路，由驅(qū)動電路控制主電路實現(xiàn)諧波補償。電路關(guān)系即可使式(3)滿足。
這種單周控制有源濾波器作諧波補償具有控制簡便、波形質(zhì)量高，動態(tài)跟蹤性能好等諸多優(yōu)點，但實際應用中，存在以下不足，元器件參數(shù)誤差會引起積分器積分速度出現(xiàn)偏差，導致補償部分產(chǎn)生直流電流分量。電流直流分量的存在，會引起繼電保護裝置誤動作，導致變壓器過熱和磁芯飽和，危害很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述單周控制有源濾波器存在電流直流分量的不足，提出一種抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的方法及其裝置。
本發(fā)明的抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的方法是在現(xiàn)有單周控制有源濾波器的控制電路中增設(shè)直流分量負反饋環(huán)節(jié)，對電流直流分量進行閉環(huán)控制，以電流直流分量負反饋抵消主電路交流電源電流直流的分量。
上述的直流分量負反饋環(huán)節(jié)可以采用對交流電源電流積分的方法或低通濾波法或求平均值法取得電流直流分量。
用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置，包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路，驅(qū)動單相全橋開關(guān)管M1～M4的驅(qū)動電路和控制電路，控制電路包括減法器B1、B2，PI調(diào)節(jié)器、帶復位的積分器I2，比較器C1和觸發(fā)電路F1，其特征是在控制電路中增設(shè)電流直流分量的負反饋環(huán)節(jié)，該負反饋環(huán)節(jié)輸入主電路電流信號，輸出端與減法器B2相連。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，既保留了原有單周控制有源濾波器的優(yōu)點，又消除了單周控制有源濾波器的電流直流分量。


圖1是已有技術(shù)的單周控制有源濾波器；圖2是本發(fā)明構(gòu)成電路原理圖。
具體實施例方式
參照圖2，采用本發(fā)明方法抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的裝置包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路1，驅(qū)動單相全橋開關(guān)管M1～M4的驅(qū)動電路3和控制電路2，控制電路包括減法器B1、B2，PI調(diào)節(jié)器P、帶復位的積分器I2，比較器C1、觸發(fā)電路F1和直流分量負反饋環(huán)節(jié)4，圖例，負反饋環(huán)節(jié)4是加法器A1和積分器I1相并聯(lián)的電路，采用對交流電源電流積分的方法取得電流直流分量的負反饋，負反饋環(huán)節(jié)輸入主電路電流信號，輸出端與減法器B2相連。
工作時，減法器B1產(chǎn)生參考信號Vref和直流側(cè)電壓Vc反饋信號的差值輸入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)PI調(diào)節(jié)生成信號Vm分二路輸出，其一路經(jīng)積分器I2積分得2DVm輸入比較器C1，另一路輸入減法器B2。主電路電流信號Rs·is輸入負反饋環(huán)節(jié)4后分兩路，一路直接輸入加法器A1，另一路經(jīng)積分器I1積分得直流分量反饋信號輸入加法器A1，此時加法器A1的輸出即為負反饋環(huán)節(jié)4的輸出Rs·i0。加法器A1輸出的Rs·i0信號輸入減法器B2。減法器B2產(chǎn)生Vm與Rs·i0信號的差Vm-Rs·i0輸入比較器C1。由比較器C1對輸入信號2DVm和Vm-Rs·i0進行比較，比較結(jié)果推動觸發(fā)器F1，生成占空比信號D，經(jīng)驅(qū)動電路控制主電路產(chǎn)生補償用的諧波電流。其中i0為is及其積分的和。由負反饋環(huán)節(jié)4對i0的值進行調(diào)節(jié)，可將控制電路關(guān)系校正到滿足式(2)。由于負反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，電流直流分量將最終被消除。
本發(fā)明直流電流反饋單周控制有源濾波器可用于單相，也可用于三相系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.抑制單周控制有源濾波器直流分量的方法，其特征是在控制電路中設(shè)置直流分量負反饋環(huán)節(jié)，對電流直流分量進行閉環(huán)控制，以電流直流分量的負反饋抵消主電路交流電源電流的直流分量。
2.按權(quán)利要求1所述的抑制單周控制有源濾波器直流分量的方法，其特征是所說的負反饋環(huán)節(jié)是通過對交流電源電流積分的方法或低通濾波法或求平均值法產(chǎn)生電流直流分量的。
3.用于權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路(1)，驅(qū)動單相全橋開關(guān)管M1～M4的驅(qū)動電路(3)和控制電路(2)，控制電路包括減法器(B1)、(B2)，PI調(diào)節(jié)器(P)、帶復位的積分器(I2)，比較器(C1)和觸發(fā)電路(F1)，其特征是在控制電路(2)中增設(shè)電流直流分量的負反饋環(huán)節(jié)(4)，該負反饋環(huán)節(jié)輸入主電路電流信號，輸出端與減法器(B2)相連。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所說的負反饋環(huán)節(jié)(4)是積分器(I1)與加法器(A1)相并聯(lián)的電路。
全文摘要
本發(fā)明的抑制單周控制有源濾波器電流直流分量的方法是在現(xiàn)有單周控制有源濾波器的控制電路中增設(shè)直流分量負反饋環(huán)節(jié),對電流直流分量進行閉環(huán)控制,以電流直流分量負反饋抵消主電路交流電源電流直流分量的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)方便,既保留了原有單周控制有源濾波器的優(yōu)點,又消除了單周控制有源濾波器的電流直流分量。
文檔編號H03H11/04GK1385962SQ0211200
公開日2002年12月18日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者呂征宇 申請人:浙江大學