本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，其主要由三相全橋逆變電路、半橋斬波電路以及雙電容組成，所述三相全橋逆變電路與三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接并且與半橋斬波電路相并聯(lián)；所述半橋斬波電路另一側(cè)通過(guò)電感與所述直流側(cè)雙電容的中點(diǎn)電連接，其用于控制并聯(lián)型有源電力濾波器的直流側(cè)電壓。此外本發(fā)明專利技術(shù)還采用了雙閉環(huán)控制的控制模式，其中，內(nèi)環(huán)為電壓環(huán)，其提供能量前饋控制直流端電壓穩(wěn)定，抑制零序電流擾動(dòng)；外環(huán)為電流環(huán)，其控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器的輸出電流。這樣的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)相比現(xiàn)有技術(shù)，能夠更好地補(bǔ)償電網(wǎng)諧波電流，抑制三相不平衡。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種適用于電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，尤其涉及一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器。
技術(shù)介紹
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的電力電子裝置被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，同時(shí)也將大量的諧波注入電網(wǎng)。電網(wǎng)中諧波的危害極大，它會(huì)使電網(wǎng)供電電壓波形發(fā)生畸變而使供電質(zhì)量下降，電力系統(tǒng)的能量損耗增加、供用電設(shè)備壽命縮短，還會(huì)對(duì)其它電子設(shè)備造成電磁干擾。由于電網(wǎng)諧波引起的電能質(zhì)量問(wèn)題日益受到重視，有源電力濾波器(Active Power Filter，簡(jiǎn)稱APF)作為一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功電流的新型電力電子裝置，已經(jīng)成為解決日益嚴(yán)重的電力諧波污染問(wèn)題最有效和最有前途的補(bǔ)償方式。目前，三相三線制APF已經(jīng)得到了廣泛的研究，并有許多研究成果，已在實(shí)際系統(tǒng)中得到應(yīng)用。而由于三相四線制供電方式在低壓配電系統(tǒng)中是最主要的供電方式，并在工業(yè)、辦公及民用建筑、城市供電、工廠供電等電力系統(tǒng)中廣為應(yīng)用，其諧波和三相不平衡所產(chǎn)生的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，所占的諧波比重也逐年增加。綜上，對(duì)三相四線制系統(tǒng)中存在的諧波和三相不平衡進(jìn)行補(bǔ)償有著重要意義。如何使得有源電力濾波器既能抵制三相四線制APF三相電流中的正序和負(fù)序諧波分量，又能補(bǔ)償系統(tǒng)的零序諧波電流，是一個(gè)非常重要的技術(shù)問(wèn)題，成為了當(dāng)前的研究難點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器。根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供了一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器。該并聯(lián)型有源電力濾波器包括三相全橋逆變電路(111)，其與所述三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接；半橋斬波電路(112)，其與所述三相全橋逆變電路(111)相并聯(lián)，用于控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器的直流側(cè)電壓；以及雙電容(120)，所述半橋斬波電路(112)通過(guò)電感與所述直流側(cè)雙電容(120)的中點(diǎn)電連接。其中，所述三相全橋逆變電路(111)由相互并聯(lián)的三組橋臂構(gòu)成，所述橋臂由兩個(gè)串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，所述功率開(kāi)關(guān)管由功率管和反并聯(lián)二極管構(gòu)成，以及所述三相全橋逆變電路(111)經(jīng)由三相電感與所述三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接。其中，所述半橋斬波電路(112)由兩個(gè)串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，所述功率開(kāi)關(guān)管由功率管和反并聯(lián)二極管構(gòu)成。根據(jù)本專利技術(shù)又一方面提供的并聯(lián)型有源電力濾波器還包括控制模塊，所述控制模塊其采用雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為用于維持所述并聯(lián)型有源電力濾波器直流側(cè)電壓穩(wěn)定的電壓環(huán)子模塊(130)、以及外環(huán)為用于控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器的輸出電流的電流環(huán)子模塊(140)。其中，所述電壓環(huán)子模塊(130)與所述雙電容(120)的兩端直接或間接電連接。其中，所述電壓環(huán)子模塊(130)根據(jù)并聯(lián)型有源電力濾波器的直流側(cè)能量的變化來(lái)得到作為逆變器瞬時(shí)諧波補(bǔ)償參考值的參考電流‘。根據(jù)本專利技術(shù)又一方面提供的并聯(lián)型有源電力濾波器，所述電流環(huán)子模塊(140)根據(jù)所述參考電流&來(lái)對(duì)所述并聯(lián)型有源電力濾波器中三相全橋逆變電路(111)的輸出電流進(jìn)行控制。其中，所述電流環(huán)子模塊(140)采用脈沖寬度調(diào)制控制。根據(jù)本專利技術(shù)又一方面提供的并聯(lián)型有源電力濾波器，將作為逆變器瞬時(shí)諧波補(bǔ)償參考值的參考電流&確定為與實(shí)際負(fù)載所需的電流值的差，其中，/表示所述電網(wǎng)的參考電流值，以及根據(jù)A和;^來(lái)算得<，\表示所述并聯(lián)型有源電力濾波器的非線性負(fù)載端的電壓值，;？〗表示所述并聯(lián)型有源電力濾波器的有源電力濾波器的瞬時(shí)有功功率參考值來(lái)計(jì)算所述。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)至少具有以下優(yōu)點(diǎn)相比傳統(tǒng)并聯(lián)型有源電力濾波器，本專利技術(shù)的并聯(lián)型有源電力濾波器改變了傳統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)，例如，新增了半橋斬波電路112并采用了電感連接中性點(diǎn)鉗位電路，使得根據(jù)本專利技術(shù)的并聯(lián)型有源電力濾波器既能抵制三相四線制APF三相電流中的正序和負(fù)序諧波分量，又能補(bǔ)償系統(tǒng)的零序諧波電流。更具體地，三相全橋逆變電路控制 111用于輸出電流，半橋斬波電路112用于消除因零序電流引起的直流端電壓波動(dòng)，因此可以很好地實(shí)現(xiàn)直流端電壓與電流控制的耦合，在三相四線有源電力濾波系統(tǒng)中具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 此外，根據(jù)本專利技術(shù)的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器還采用了雙閉環(huán)控制的控制模式，其中，內(nèi)環(huán)為電壓環(huán)，其提供能量前饋控制直流端電壓穩(wěn)定，抑制零序電流擾動(dòng)；外環(huán)為電流環(huán)，電流環(huán)采用PWM(脈沖寬度調(diào)制Pulse Width Modulation) 控制，這樣的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)相比現(xiàn)有技術(shù)，能夠更好地補(bǔ)償電網(wǎng)諧波電流，并有效解決了三相四線系統(tǒng)中的三相不平衡問(wèn)題。此外，在根據(jù)本專利技術(shù)的并聯(lián)型有源電力濾波器中所采用的能量前饋計(jì)算參考電流的方法、從能量的方面考慮系統(tǒng)諧波、無(wú)功的補(bǔ)償，三相不平衡的補(bǔ)償，進(jìn)一步提高了并聯(lián)型有源電力濾波器的性能，對(duì)負(fù)載突變具有強(qiáng)魯棒性，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本專利技術(shù)而了解。本專利技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說(shuō)明附圖用來(lái)提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本專利技術(shù)的實(shí)施例一起用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的限制。在附圖中圖1是根據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的并聯(lián)型有源電力濾波器中一個(gè)開(kāi)關(guān)腳的等效單級(jí)、雙刀開(kāi)關(guān)示意圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)第二實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)第二實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的能量關(guān)系示意圖；圖5是根據(jù)本專利技術(shù)第二實(shí)施例的電壓環(huán)能量前饋控制的示意圖；圖6是未采用根據(jù)本專利技術(shù)濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償時(shí)、電網(wǎng)相電流、相電壓及中線電流波形示意圖；圖7是采用了根據(jù)本專利技術(shù)濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償時(shí)、電網(wǎng)相電流、相電壓及中線電流波形示意圖。具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)的實(shí)施方式，借此對(duì)本專利技術(shù)如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本專利技術(shù)中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。第一實(shí)施例下面參考圖1來(lái)說(shuō)明本專利技術(shù)的第一實(shí)施例。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器(下文中，也簡(jiǎn)稱為有源電力濾波器)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，有源電力濾波器，根據(jù)本實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的有源電力濾波器包括三相全橋逆變電路111，其經(jīng)由三相電感與三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接，以并網(wǎng)至三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)。其中，三相全橋逆變電路111由相互并聯(lián)的三組橋臂構(gòu)成，每組橋臂均由兩個(gè)串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，功率開(kāi)關(guān)管由功率管和反并聯(lián)二極管構(gòu)成，每組單相橋逆變電路的中點(diǎn)分別電連接至交流電網(wǎng)中三條母線之一。根據(jù)本實(shí)施例的適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的有源電力濾波器還包括與三相全橋逆變電路111相并聯(lián)的半橋斬波電路112。該半橋斬波電路112用于控制有源電力濾波器的直流側(cè)電壓。優(yōu)選地，該半橋斬波電路112與三相全橋逆變電路111不通過(guò)其它器件直接并聯(lián)。該半橋斬波電路112可由本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于，包括：三相全橋逆變電路（１１１），其與所述三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接；半橋斬波電路（１１２），其與所述三相全橋逆變電路（１１１）相并聯(lián)，用于控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器的直流側(cè)電壓；以及雙電容（１２０），所述半橋斬波電路（１１２）通過(guò)電感與所述直流側(cè)雙電容（１２０）的中點(diǎn)電連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于，包括三相全橋逆變電路(111)，其與所述三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接；半橋斬波電路(112)，其與所述三相全橋逆變電路(111)相并聯(lián)，用于控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器的直流側(cè)電壓；以及雙電容(120)，所述半橋斬波電路(112)通過(guò)電感與所述直流側(cè)雙電容(120)的中點(diǎn)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于，所述三相全橋逆變電路(111)由相互并聯(lián)的三組橋臂構(gòu)成，所述橋臂由兩個(gè)串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，所述功率開(kāi)關(guān)管由功率管和反并聯(lián)二極管構(gòu)成，以及所述三相全橋逆變電路(111)經(jīng)由三相電感與所述三相四線電網(wǎng)系統(tǒng)電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于，所述半橋斬波電路(112)由兩個(gè)串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，所述功率開(kāi)關(guān)管由功率管和反并聯(lián)二極管構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊其采用雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為用于維持所述并聯(lián)型有源電力濾波器直流側(cè)電壓穩(wěn)定的電壓環(huán)子模塊(130)、以及外環(huán)為用于控制所述并聯(lián)型有源電力濾波器...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董密，楊建，粟梅，孫堯，于晶榮，王輝，敖杰，肖亮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江西中能電氣科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：36
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