專利名稱：一種基于互補控制的單周控制有源濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及單周控制有源濾波器。
背景技術：
為解決電力電子設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，包括主電路1，控制電路2和驅動電路3，其主電路由電感L1，單相全橋M1～M4和儲能電容C構成，控制電路包括減法器B1、B，PI調(diào)節(jié)器，帶復位的積分器I，比較器C1和觸發(fā)電路F1，以該控制電路的輸出信號經(jīng)驅動電路去驅動單相全橋的開關管M1～M4。這種單周控制有源濾波器在對主電路實現(xiàn)諧波補償時，存在以下問題(1)由于采用峰值電流檢測與比較的方法產(chǎn)生占空比信號，網(wǎng)側輸入電流is的峰頂和輸入電壓波形一致，負半周峰底和輸入電壓波形不一致，低頻平均電流因紋波的存在，將出現(xiàn)正負半波不對稱(見圖2)，會產(chǎn)生電流直流分量。此外，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。
(2)現(xiàn)有的單周控制有源濾波器存在局部穩(wěn)定問題，具體而言，當以參考正弦波作為電流峰頂參考時，在工頻周期正半波，穩(wěn)定性好，而在負半波，輕載情況下，特別是在靠近電壓負半波峰值的地方會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于互補控制的單周控制有源濾波器，以克服電流直流分量和提高穩(wěn)定性。
為達上述目的，本實用新型的技術解決方案是采用互補控制電路，在正半波時將參考正弦波作為電流峰頂?shù)膮⒖疾ㄐ?，而在負半波讓正弦波成為電流峰底的參考波形?br> 本實用新型的基于互補控制的單周控制有源濾波器，包括主電路、控制電路、驅動電路，其特征是控制電路包括加法器，PI調(diào)節(jié)器，積分器，兩個減法器，三個比較器，兩個觸發(fā)電路，復位電路和選擇電路，第一減法器的二個輸入端分別接參考信號Vref和主電路直流側電壓反饋信號，輸出端接PI調(diào)節(jié)器的輸入端，PI調(diào)節(jié)器的輸出信號分三路，其一路與積分器的一個輸入端相連，另二路分別與第二減法器及加法器的一個輸入端相連，第二減法器和加法器的另一個輸入端分別輸入主電路電流信號Rs·is，第二減法器的輸出端與第一比較器的一個輸入端相連，加法器的輸出端與第二比較器的一個輸入端相連，第一比較器和第二比較器的另一個輸入端共接積分器的輸出端，第一比較器的輸出端與第一觸發(fā)電路的輸入端相連，第二比較器的輸出端與第二觸發(fā)電路的輸入端相連，第一觸發(fā)電路和第二觸發(fā)電路的輸出信號各自分二路，其中一路經(jīng)復位電路與積分器的另一個輸入端相連，另一路輸入選擇電路，第三比較器的一個輸入端接地，一個輸入端接主電路電流信號，其輸出端接選擇電路，選擇電路的輸出端與驅動電路的輸入端相連。
工作時，第一減法器產(chǎn)生參考信號Vref和直流側電壓反饋信號之差輸入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后的輸出信號分三路，其一路經(jīng)積分器積分，分別輸給第一和第二兩個比較器，另一路輸入第二減法器，在第二減法器產(chǎn)生與主電路電流信號相減的差輸給第一比較器，還有一路輸入加法器，在加法器產(chǎn)生與主電路電流信號的和輸給第二比較器，第一比較器的輸出經(jīng)第一觸發(fā)電路得到用于使正半周電流峰頂趨向參考正弦波的控制信號D1。第二比較器的輸出經(jīng)第二觸發(fā)電路得到用于使負半周電流峰底趨向參考正弦波的控制信號D2。由選擇電路對上述兩個控制信號D1、D2實現(xiàn)占空比選擇，即在電流的正半周選擇控制信號D1輸給驅動電路，在負半周選擇控制信號D2輸給驅動電路。通過正、負半周控制信號D1、D2的交替輸出，實現(xiàn)全局穩(wěn)定控制，并使得波形互補，達到正、負半波對稱，能有效克服電流直流分量。


圖1是現(xiàn)有單周控制有源濾波器；圖2是現(xiàn)有單周有源濾波器的電流波形；圖3是本實用新型構成電路示意圖；圖4是本實用新型另一種構成電路示意圖；圖5是本實用新型又一種構成電路示意圖；圖6是本實用新型一種具體電路實例。
具體實施方式
參照圖3，本實用新型的基于互補控制的單周控制有源濾波器，包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路1，驅動單相全橋開關管M1～M4的驅動電路3和控制電路2，控制電路包括包括加法器A，PI調(diào)節(jié)器P，積分器I，兩個減法器B1、B，三個比較器C1、C2、C3，兩個觸發(fā)電路F1、F2，復位電路G和選擇電路S，第一減法器B1的二個輸入端分別接參考信號Vref和主電路直流側電壓反饋信號，輸出端接PI調(diào)節(jié)器的輸入端，PI調(diào)節(jié)器的輸出信號分三路，其一路與積分器I的一個輸入端相連，另二路分別與第二減法器B及加法器A的一個輸入端相連，第二減法器B和加法器A的另一個輸入端分別輸入主電路電流信號Rs·is，第二減法器B的輸出端與第一比較器C1的正輸入端相連，加法器A的輸出端與第二比較器C2的負輸入端相連，第一比較器C1和第二比較器C2的另一個輸入端共接積分器I的輸出端，第一比較器C1與第一觸發(fā)電路F1的輸入端相連，第二比較器C2的輸出端與第二觸發(fā)電路F2的輸入端相連，第一觸發(fā)電路F1和第二觸發(fā)電路F2的輸出信號各自分二路，其中一路經(jīng)復位電路G與積分器I的另一個輸入端相連，另一路輸入選擇電路S，第三比較器C3的一個輸入端接地，一個輸入端接主電路電流信號，其輸出端接選擇電路S，選擇電路S的輸出端與驅動電路3的輸入端相連。
為了消除由于參數(shù)誤差引起的交越失真，達到更好的補償效果，通常在控制電路中設置負反饋環(huán)節(jié)6，如附圖4所示。負反饋環(huán)節(jié)6包括減法器B3和第一、第二兩個反饋補償電路7、8。以第一反饋補償電路7和第二反饋補償電路8的輸出信號取代輸入第二減法器B和加法器A的主電路電流信號，分別接第二減法器B和加法器A的輸入端，減法器B3的二個輸入端分別與第一觸發(fā)電路F1和第二觸發(fā)電路F2的輸出端相連，第一反饋補償電路7和第二反饋補償電路8的輸入端接主電路電流信號及減法器B3的輸出端。由于負反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，兩個觸發(fā)電路F1、F2輸出的控制信號D1、D2將會被調(diào)至一致，最終消除交越失真。
考慮到電路元器件參數(shù)的偏差、溫漂和時漂等影響引起的電流直流分量?？蛇M一步在負反饋環(huán)節(jié)6里再增加一積分器I3，如圖5所示，積分器I3的輸入端接主電路電流信號Rs·is，輸出端與第一、第二反饋補償電路7、8的輸入端相連，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)消除直流分量。
圖6是本實用新型一種具體電路實例，此例中，控制電路負反饋環(huán)節(jié)6的第一反饋補償電路7由減法器B2、B4和積分器I1構成，第二反饋補償電路8由加法器A1、A2和積分器I2構成，選擇電路S是由與非門N1～N4組成，二個觸發(fā)電路F1、F2采用集成塊74IS74。
本實用新型可用于單相，也可用于三相系統(tǒng)。
權利要求1.一種基于互補控制的單周控制有源濾波器，包括主電路(1)、控制電路(2)、驅動電路(3)，其特征是控制電路包括加法器(A)，PI調(diào)節(jié)器(P)，積分器(I)，兩個減法器(B1)、(B)，三個比較器(C1)、(C2)、(C3)，兩個觸發(fā)電路(F1)、(F2)，復位電路(G)和選擇電路(S)，第一減法器(B1)的二個輸入端分別接參考信號Vref和主電路直流側電壓反饋信號，輸出端接PI調(diào)節(jié)器的輸入端，PI調(diào)節(jié)器的輸出信號分三路，其一路與積分器(I)的一個輸入端相連，另二路分別與第二減法器(B)及加法器(A)的一個輸入端相連，第二減法器(B)和加法器(A)的另一個輸入端分別輸入主電路電流信號Rs·is，第二減法器(B)的輸出端與第一比較器(C1)的一個輸入端相連，加法器(A)的輸出端與第二比較器(C2)的一個輸入端相連，第一比較器(C1)和第二比較器(C2)的另一個輸入端共接積分器(I)的輸出端，第一比較器(C1)的輸出端與第一觸發(fā)電路(F1)的輸入端相連，第二比較器(C2)的輸出端與第二觸發(fā)電路(F2)的輸入端相連，第一觸發(fā)電路(F1)和第二觸發(fā)電路(F2)的輸出信號各自分二路，其中一路經(jīng)復位電路(G)與積分器(I)的另一個輸入端相連，另一路輸入選擇電路(S)，第三比較器(C3)的一個輸入端接地，一個輸入端接主電路電流信號，其輸出端接選擇電路(S)，選擇電路(S)的輸出端與驅動電路(3)的輸入端相連。
2.按權利要求1所述的一種基于互補控制的單周控制有源濾波器，其特征是在控制電路中設置負反饋環(huán)節(jié)(6)，它包括減法器(B3)，第一反饋補償電路(7)和第二反饋補償電路(8)，以第一反饋補償電路(7)和第二反饋補償電路(8)的輸出信號取代輸入第二減法器(B)和加法器(A)的主電路電流信號Rs·is，分別接第二減法器(B)和加法器(A)的輸入端，減法器(B3)的二個輸入端分別與第一觸發(fā)電路(F1)和第二觸發(fā)電路(F2)的輸出端相連，第一反饋補償電路(7)和第二反饋補償電路(8)的輸入端接主電路電流信號及減法器(B3)的輸出端。
3.按權利要求2所述的一種基于互補控制的單周控制有源濾波器，其特征是在負反饋環(huán)節(jié)(6)中接入積分器(I3)，積分器(I3)的輸入端接主電路電流信號，輸出端與第一反饋補償電路(7)和第二反饋補償電路(8)的輸入端相連。
專利摘要本實用新型的基于互補控制的單周控制有源濾波器，包括主電路、控制電路、驅動電路，其控制電路采用互補控制電路，在正半波時將參考正弦波作為電流峰頂?shù)膮⒖疾ㄐ危谪摪氩ㄗ屨也ǔ蔀殡娏鞣宓椎膮⒖疾ㄐ?。通過正、負半周控制信號的交替輸出，實現(xiàn)全局穩(wěn)定控制，并使得波形互補，達到正、負半波對稱，能有效克服電流直流分量。
文檔編號H03H11/04GK2565201SQ0221804
公開日2003年8月6日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權日2002年6月7日
發(fā)明者呂征宇 申請人:浙江大學