三相桥式PWM变流器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三相桥式PWM变流器，包括：连接方式相同的第一至第三桥臂电路；每个桥臂电路的一端接一电容的正极另一端接该电容的负极；每个桥臂电路包括：两个串联的IGBT，每个IGBT并联有一个二极管。本实用新型专利技术还公开了一种具有所述三相桥式PWM变流器的有源电力滤波器。本实用新型专利技术的三相桥式PWM变流器及其构成的有源电力滤波器能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，能弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
三相桥式PWM变流器
本技术涉及电力设备制造领域，特别是涉及一种三相桥式PWM (脉冲宽度调试)变流器；本技术还涉及一种具有所述三相桥式PWM变流器的有源电力滤波器。
技术介绍
随着现代工业的发展，电力系统中非线性负载大量增加。各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源等大规模地应用，其负面效应也日益明显。逆变器、整流器及各种开关电源等电力电子装置在开关动作时向电网中注入大量的谐波，使得电网中的电压和电流的波形严重失真。电力电子装置已经成为电网最主要的谐波源，对其带来的谐波污染问题的研究也成为了电力电子工程领域的一个关注和研究的热点。目前，不少国家和学术研究组织都制定了研制电力系统和电力电子装置谐波的标准和规定。20世纪20、30年代在德国，由于使用静止汞弧变流器造成了电压、电流的畸变，谐波问题就引起了人们的注意和研究。1945年，J.C.Read发表了早期谐波研究的经典论文，到了 20世纪50年代和60年代，高压直流输电技术的发展，推动了变流器谐波研究进一步深入。20世纪70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、农业、交通以及人们的日常生活中应用日益广泛，谐波造成的危害也日趋严重，世界各国对谐波问题也日益关注。随着电力电子装置应用的日益增多和装置容量的不断加大，其产生的谐波比重也越来越大，目前已经成为电力系统的主要谐波污染源。谐波对公用电网和其它系统的危害大致有:( I)使电网中的元件产生附加的谐波损耗，如使电动机引起附加损耗、发热增加，过载能力、使用寿命和效率降低，产生脉动转矩；另外降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波电流流过中性线会导致中线过热甚至发生火灾。(2)谐波电流在输电线路上的压降会使用户端的电压波形产生严重的畸变，影响电气设备的正常工作。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化，寿命缩短，以致损坏。(3)易使电网与用于补偿电网无功功率的并联电容器发生局部并联或串联谐振，造成过压或过电流，使电容器绝缘老化，甚至引起严重事故。据统计，由于谐波问题引起的电容故障占电容器总故障的71%?83%。(4)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测仪表计量不准，影响计量精度。(5)谐波会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致/[目息丢失，使通/[目系统无法正常工作。解决电力电子装置和其他谐波污染源的问题，基本途径有两条:一种是设置谐波补偿装置，如各种无源、有源滤波器，这对各种谐波源均适用；另一种是对于电力电子装置谐波源，可以对其进行改造，使之不产生谐波或者不消耗无功功率，如有源功率因数校正技术和PWM整流技术。在电力系统中装设LC调谐滤波器一直是传统补偿无功及谐波的主要手段。LC调谐滤波器因其结构简单，既可补偿无功，又可抑制谐波而一直被广泛应用。但LC调谐滤波器也存在着诸如滤波补偿特性依赖于电网和负载参数、LC参数的漂移会导致滤波特性的改变、具有负的电压调整效应、重量大、体积大和容易同系统发生谐振等缺点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种能实时补偿电网谐波与无功的三相桥式PWM变流器；本技术要解决的另一技术问题是提供一种具有动态抑制谐波和补偿无功的有源电力滤波器(Active Power Filter—APF)，能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，能弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性。为解决上述技术问题，本技术的三相桥式PWM变流器，包括:第一桥臂电路，包括:串联的第一 IGBT Tl和第二 IGBT T2，第一 IGBT Tl的集电极接电容Cd的正极，第二 IGBT T2的发射极接电容Cd的负极，第一 IGBT Tl发射极作为第一电流输出端ica，第一二极管Dl正极接第一 IGBT Tl的集电极，第一二极管Dl负极接第一 IGBT Tl的发射极，第二二极管D2正极接第二 IGBT T2的集电极，第二二极管D2负极接第二 IGBT T2的发射极；第二桥臂电路，包括:第三IGBT T3、第四IGBT T4、第三二极管D3和第四二极管D4，第二桥臂电路各电气元件连接方式与第一桥臂电路相同，第三IGBT T3发射极作为第二电流输出端icb ；第三桥臂电路，包括:第五IGBT T5、第六IGBT T6、第五二极管D5和第六二极管D6,第三桥臂电路各电气兀件连接方式与第一桥臂电路相同，第五IGBT T5发射极作为第三电流输出端ice。本技术的有源电力滤波器，包括:DSP控制电路，采用浮点微处理器作为主控芯片，控制系统辅以CPLD芯片进行数字信号的逻辑处理，CPLD芯片完成采样信号处理、控制计算、电路保护以及PWM信号输出功倉泛;AD信号检测及调理单元，三相负载电流信号检测，两相有源电力滤波器输出电流检测，两相LC滤波电路输出电流检测，直流侧电容电压检测，经互感器检测，运放电路调理后，由外部AD采样芯片输出数字信号至DSP控制电路进行处理；保护电路，保护有源电力滤波器无故障运行，当有源电力滤波器直流电容电压过高，或上下电容电压差过大，电网电压异常，功率器件IGBT温度过高时，保护电路便产生保护信号，切断PWM输出信号，关闭三相桥式PWM变流器；PWM驱动单元，DSP控制电路经运算处理后，产生PWM信号，由外部放大电路放大信号，再经过隔离驱动电路形成具有驱动能力的PWM驱动信号来驱动主功率电路中的三相桥式PWM变流器；三相桥式PWM变流器，接收PWM驱动信号，输出无功电流至电网，IGBT模块发出温度信号输送至IGBT温度检测单元；所述IGBT模块即所述桥臂电路，能发出温度信号；IGBT温度检测单元，由一个单独的AD芯片完成，通过两线式串行总线通讯接口输出至DSP控制电路；通讯单元，具有串行通信接口和串行外围设备接口。本技术的三相桥式PWM变流器(其实现本技术有源电力滤波器工作原理中逆变模块功能)，接收SPWM驱动信号，根据驱动信号对IGBT模块进行开关，将直流电容上的直流信号转变为电网所需的交流滤波电流和交流无功电流。本技术有源电力滤波器工作原理如图2所示:有源电力滤波器系统由四个部分组成，即采样电路(谐波和无功电流检测采样)、主控制电路(DSP主控电路)、驱动电路和逆变模块构成。Ua, Ub, Uc为交流电网电压，负载为谐波源，它产生谐波并且消耗无功。负载的三相电压信号以及三相电流信号输出至采样模块的输入端，三电平逆变模块输出的两相电流信号输出至米样模块的输入端，LC滤波电路输出的两相电流信号输出至采样模块的输入端，直流电容输出的电压信号输出至采样模块的输入端。以上电压、电流信号输入至采样模块后，经过传感器、运放后转化为小电压、小电流信号。采样模块输出的小电压、小电流信号输出至DSP控制电路(是采用浮点微处理器作为主控芯片，控制系统辅以CPLD芯片进行数字信号的逻辑处理即DPS+CPLD)的输入端，DSP控制电路中CPLD控制模块的AD采样芯片将小电压、小电流信号转化为数字信号，传输至DSP，DSP根据采样信号计算出电网所需补偿的谐波电流，根据计算的谐波电流发出PWM信号，SPWM (Sinusoidal Pulse Width 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相桥式PWM变流器，其特征是，包括： 第一桥臂电路，包括：串联的第一IGBT(T1)和第二IGBT(T2)，第一IGBT(T1)的集电极接电容(Cd)的正极，第二IGBT(T2)的发射极接电容(Cd)的负极，第一IGBT(T1)发射极作为第一电流输出端(ica)，第一二极管(D1)正极接第一IGBT(T1)的集电极，第一二极管(D1)负极接第一IGBT(T1)的发射极，第二二极管(D2)正极接第二IGBT(T2)的集电极，第二二极管(D2)负极接第二IGBT(T2)的发射极； 第二桥臂电路，包括：第三IGBT(T3)、第四IGBT(T4)、第三二极管(D3)和第四二极管(D4)，第二桥臂电路各电气元件连接方式与第一桥臂电路相同，第三IGBT(T3)发射极作为第二电流输出端(icb)； 第三桥臂电路，包括：第五IGBT(T5)、第六IGBT(T6)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)，第三桥臂电路各电气元件连接方式与第一桥臂电路相同，第五IGBT(T5)发射极作为第三电流输出端(icc)。

【技术特征摘要】
1.一种三相桥式PWM变流器，其特征是，包括: 第一桥臂电路，包括:串联的第一 IGBT(Tl)和第二 IGBT (T2)，第一 IGBT(Tl)的集电极接电容(Cd)的正极，第二 IGBT(T2)的发射极接电容(Cd)的负极，第一 IGBT(Tl)发射极作为第一电流输出端(ica)，第一二极管(Dl)正极接第一 IGBT(Tl)的集电极，第一二极管(Dl)负极接第一 IGBT(Tl)的发射极，第二二极管(D2)正极接第二 IGBT(T2)的集电极，第二二极管(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，周凤学，唐伟，贾允瞳，
申请(专利权)人：科大智能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31