基于滞环控制的级联H桥有源滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，涉及有源滤波技术领域，包括源电压检测、电流检测、直流侧电压检测、电抗器、DSP控制器、滞环比较单元、级联H桥逆变器、驱动电路。所述的基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，采用的滞环电流控制是基于电流暂态的控制，具有动态响应速度快、鲁棒性好的优点，而且开关损耗较小。有源滤波器主电路采用级联H桥逆变器，易于进行模块化封装设计，有利于扩展；若采用外电路给直流侧供电，容易实现分立电容的稳压、均压；设计冗余功率模块，使控制系统可切除故障功率单元，确保系统能继续运行。本实用新型专利技术具有易于实现、谐波抑制能力强、实时性优良等优点，具有非常广阔的应用性。

Cascaded H bridge active filter based on hysteresis control

The utility model discloses a cascaded H bridge active filter based on hysteresis control, which involves active filter technology, including source voltage detection, current detection, DC side voltage detection, reactor, DSP controller, hysteresis comparison unit, cascaded H bridge inverter and driving circuit. The cascaded H bridge active filter based on hysteresis control is based on the current transient control, which has the advantages of fast dynamic response and good robustness, and the switching loss is small. The main circuit of active filter is cascaded H bridge inverter, which is easy to carry out modular packaging design and is conducive to expansion. If external circuit is used to supply the DC side, it is easy to realize the steady voltage and voltage sharing of the discrete capacitance, and the redundant power module can be designed to make the control system excise the fault power unit and ensure the system can continue to run. The utility model has the advantages of easy realization, strong harmonic suppression and good real-time performance, and has wide application.

【技术实现步骤摘要】
基于滞环控制的级联H桥有源滤波器
：本技术涉及一种电力滤波器，具体涉及一种基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，属于有源滤波

技术介绍
：电力系统中的谐波会产生诸多的危害，谐波会对电气设备的正常运行造成影响。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电网的电缆内耗增加，造成电缆发热，使用寿命减少。谐波会使变压器铁芯损耗增大，引起过热，效率降低，缩短使用寿命。谐波会使公用电网中局部产生并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就会使上面提到的危害更加放大，甚至引起严重事故。由于谐波的产生是不可避免的，所以最有效的治理方法就是通过采用滤波器来治理谐波问题，滤波器的研究也因此广泛开展。有源电力滤波器的优点是高度可控和响应速度快，能针对谐波频率和幅值的变化进行补偿，因而成为目前国内外电网系统谐波治理研究的热点之一。滞环电流控制是基于电流暂态的控制，具有动态响应速度快、鲁棒性好的优点，而且开关损耗较小。级联H桥逆变器功率模块结构相同，故易于其进行模块化封装设计，有利于扩展；若采用外电路给直流侧供电，容易实现分立电容的稳压、均压；设计冗余功率模块，使控制系统可切除故障功率单元，确保系统能继续运行。
技术实现思路
：为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，通过采用级联H桥逆变器，利用H桥功率模块结构相同，易于进行模块化封装设计，有利于扩展；若采用外电路给直流侧供电，容易实现分立电容的稳压、均压；设计冗余功率模块，使控制系统可切除故障功率单元，确保系统能继续运行。为实现上述目的，本技术采用以下的技术方案实现：基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，其特征在于：包括源电压检测（1）、电流检测（2）、直流侧电压检测（3）、电抗器（4）、DSP控制器（5）、滞环比较单元（6）、级联H桥逆变器（7）、驱动电路（8）。所述DSP控制器（5）包括滞环比较单元（6）；所述源电压检测（1）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述电流检测（2）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述直流侧电压检测（3）与级联H桥逆变器（7）连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述DSP控制器（5）输出端通过驱动电路（8）与级联H桥逆变器（7）连接，所述级联H桥逆变器（7）通过电抗器（4）与电网连接。所述源电压检测、电流检测、直流侧电压检测对谐波进行准确、实时的检测，所述驱动模块，将脉冲信号放大驱动级联H桥逆变器开关管；所述级联H桥逆变器，产生补偿电流，注入电网中以消除谐波电流。进一步，所述级联H桥逆变器（7）由九个基本模块级联构成，每个基本模块结构相同，所述基本模块包括第一桥臂、第二桥臂，所述第一桥臂和第二桥臂结构相同，所述第一桥臂包括串联连接的第一开关管（S1）和第二开关管（S2），每个开关管均反并联二极管，所述桥臂的两个开关管之间的连接点为桥臂的中点。所述第一个基本模块（9）的第二桥臂的中点与第二个基本模块（10）的第一桥臂的中点相连接，所述第二个基本模块（10）的第二桥臂的中点与第三个基本模块（11）的第一桥臂的中点相连接，所述第四个基本模块（12）的第二桥臂的中点与第五个基本模块（13）的第一桥臂的中点相连接，所述第五个基本模块（13）的第二桥臂的中点与第六个基本模块（14）的第一桥臂的中点相连接，所述第七个基本模块（15）的第二桥臂的中点与第八个基本模块（16）的第一桥臂的中点相连接，所述第八个基本模块（16）的第二桥臂的中点与第九个基本模块（17）的第一桥臂的中点相连接；第三、六、九个基本模块的第二桥臂的中点相连接，第一、四、七基本模块的第一桥臂的中点分别通过电抗器（4）与负载建立连接。具体地，分别利用源电压检测（1）和电流检测（2）对电网进行检测，将采集到的信号送入DSP控制器（5），利用直流侧电压检测（3）对级联H桥逆变器（7）的直流侧电压进行实时检测，将采集到的信号送入DSP控制器（5）；将直流侧电容电压值与给定值的差值，经过PI调节后，与源电压相位信号相乘，得到源电流设定值，检测电源电流后与上述设定值的差值，经过滞环比较单元（6），得到脉冲信号；通过驱动电路（8）驱动级联H桥逆变器（7）开关管；级联H桥逆变器（7）产生补偿电流，注入至电网中以消除谐波。进一步，所述DSP控制器采用TI公司生产的TMS320F28335作为主控芯片。进一步，所述电压检测模块采用宇波模块CHV-25P霍尔电压传感器；所述电流检测模块采用宇波模块CHB-25NP霍尔电流传感器；所述驱动模块采用HCNW3120隔离驱动芯片；所述的逆变主电路的开关器件选用型号为IRFP460的MOSFET。实施本技术的技术方案，具有以下有益效果：本技术提供的滞环电流控制是基于电流暂态的控制，具有动态响应速度快、鲁棒性好的优点，而且开关损耗较小。级联H桥逆变器功率模块结构相同，故易于其进行模块化封装设计，有利于扩展；若采用外电路给直流侧供电，容易实现分立电容的稳压、均压；设计冗余功率模块，使控制系统可切除故障功率单元，确保系统能继续运行。附图说明：图1是本技术所述的基于滞环控制的级联H桥有源滤波器的原理结构图。图中：1-源电压检测；2-电流检测；3-直流测电压检测；4-电抗器；5-DSP控制器；6-滞环比较单元；7-级联H桥逆变器；8-驱动电路。图2是本技术所述的基于滞环控制的级联H桥有源滤波器的级联H桥结构图。图中：4-电抗器；9-第一个基本模块；10-第二个基本模块；11-第三个基本模块；12-第四个基本模块；13-第五个基本模块；14-第六个基本模块；15-第七个基本模块；16-第八个基本模块；17-第九个基本模块。图3是本技术所述的基于滞环控制的级联H桥有源滤波器的第一组级联H桥结构图。具体实施方式：下面结合附图对本技术作进一步的描述。如图1，本技术中的有源滤波器包括：1、源电压检测；2、电流检测；3、直流测电压检测；4、直电抗器；5、DSP控制器；6、滞环比较单元；7、级联H桥逆变器；8、驱动电路。其中，所述源电压检测（1）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述电流检测（2）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述直流侧电压检测（3）与级联H桥逆变器（7）连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述DSP控制器（5）输出端通过驱动电路（8）与级联H桥逆变器（7）连接，所述级联H桥逆变器（7）通过电抗器（4）与电网连接。具体的，本技术提供的级联H桥逆变器在级联后交流侧总的输出电压为各单位输出电压之和，可以产生7个不同的电平，分别为+3U、+2U、+U、0、-U、-2U、-3U。当交流侧输出电压为+3U时，若3个H桥模块均处于正向导通，则逆变器交流侧输出电压为+3U。方式一：S1、S4导通，S2、S3关断，且反并联的二极管VD1~VD4都关断，此时直流侧电容存储的能量将通过开关器件传递到网侧；方式二：当S1~S4都处于关断状态时，反并联的二极管VD1、VD4会导通续流，将交流侧的无功功率通过VD1、VD4传递到直流侧。当交流侧输出电压为+2U时，若3个H桥模块中有2个处于正向导通，剩下一个旁路，则交流侧输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，其特征在于：包括源电压检测（1）、电流检测（2）、直流侧电压检测（3）、电抗器（4）、DSP控制器（5）、滞环比较单元（6）、级联H桥逆变器（7）、驱动电路（8）;所述DSP控制器（5）包括滞环比较单元（6）；所述源电压检测（1）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述电流检测（2）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述直流侧电压检测（3）与级联H桥逆变器（7）连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述DSP控制器（5）输出端通过驱动电路（8）与级联H桥逆变器（7）连接，所述级联H桥逆变器（7）通过电抗器（4）与电网连接。

【技术特征摘要】
1.基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，其特征在于：包括源电压检测（1）、电流检测（2）、直流侧电压检测（3）、电抗器（4）、DSP控制器（5）、滞环比较单元（6）、级联H桥逆变器（7）、驱动电路（8）;所述DSP控制器（5）包括滞环比较单元（6）；所述源电压检测（1）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述电流检测（2）与电网连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述直流侧电压检测（3）与级联H桥逆变器（7）连接，并且与DSP控制器（5）连接，所述DSP控制器（5）输出端通过驱动电路（8）与级联H桥逆变器（7）连接，所述级联H桥逆变器（7）通过电抗器（4）与电网连接。2.根据权利要求1所述的基于滞环控制的级联H桥有源滤波器，其特征在于：所述级联H桥逆变器（7）由九个基本模块级联构成，每个基本模块结构相同，所述基本模块包括第一桥臂、第二桥臂，所述第一桥臂和第二桥臂结构相同，所述第一桥臂包括串联连接的第一开关管（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文娟，徐伟，赵翔宇，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23