一种三相四桥臂有源电力滤波器制造技术

本实用新型专利技术提供一种三相四桥臂有源电力滤波器，包括四桥臂结构，四桥臂分别为A、B、C、N桥臂，其特征在于：设置LCL型滤波器，包括A、B、C相分别相应的逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感和旁路电容；A、B、C相的逆变器侧滤波电感分别串联于相应桥臂中点与网侧滤波电感之间，A、B、C相的旁路电容分别一端连接在相应逆变器侧滤波电感与网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接。本实用新型专利技术性能优良，节省了装置投资，对于提高三相四桥臂电力滤波器的工程实用化程度具有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及有源电力滤波器设备
，尤其涉及采用一种具有LCL型滤 波器的三相四桥臂有源电力滤波器。
技术介绍
各种非线性负荷的广泛应用使得公共电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各 种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性已引起人们高度的关注。目前，采用有源电力 滤波器（Active Power Filter-APF)是进行谐波抑制的重要手段和发展方向之一。APF是 一种电力电子装置，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻 抗的影响，既可以对一个谐波源单独补偿，也可对多个谐波源集中补偿，因而得到了广泛的 应用。在我国，380V低压系统均采用三相四线制供电，三相四桥臂APF则是治理三相四 线制系统中谐波及中性线不平衡电流的最有效手段之一。三桥臂结构的三相四线制有源滤 波器在功率单元结构上与三相三线制的三电平有源滤波器具有非常好的兼容性，唯一的区 别是四线制有源滤波器需要从N桥臂中点引出一根中线。目前的三相四桥臂APF的各桥臂 均需要输出滤波器，常见的有单电感的L型滤波器，电感电容组合的LC型滤波器和电感电 容电感组合的LCL型滤波器。参见图1，传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的系统 结构，包括8个带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管（IGBT)，分别记为S1、S2、S3、S4、S5、 S6、S7、S8,四个桥臂并联，每个桥臂上有两个IGBT串联，即绝缘栅双极型晶体管S1和S2串 联，绝缘栅双极型晶体管S3和S4串联，绝缘栅双极型晶体管S5和S6串联，绝缘栅双极型 晶体管S7和S8串联。A、B、C桥臂中点分别对N桥臂中点为逆变器输出相应A、B、C相，A、 B、C相线上均设置有LCL型滤波器逆变器侧滤波电感U，中性线上设置有滤波电感L n。 单电感L型滤波器结构简单，具有控制简单的优点。但是在大容量场合，开关频率 降低而高频谐波增多，其对高频谐波的衰减能力不够。相比于L型滤波器，LCL型滤波器具 有三阶低通滤波特性，对谐波电流具有更强的衰减抑制作用，从而可采用相对较小的滤波 电感，可有效减小系统的体积和降低损耗。但目前的LCL型滤波器的频率响应特性中存在 一个谐振峰值点，会导致APF系统的不稳定。在电容支路串联电阻可有效抑制该谐振峰，但 会消耗额外的有功功率，降低系统的效率。
技术实现思路
本技术提出一种新的三相四桥臂有源电力滤波器，解决三相四桥臂有源电力 滤波器中LCL滤波器的拓扑结构问题。 为达到上述目的，本技术采用的技术方案包括一种三相四桥臂有源电力滤波 器，包括四桥臂结构，四桥臂分别为A、B、C、N桥臂，设置LCL型滤波器，包括A、B、C相分别 相应的逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感和旁路电容； A相的逆变器侧滤波电感串联于A桥臂中点与A相的网侧滤波电感之间，B相的逆 变器侧滤波电感串联于B桥臂中点与B相的网侧滤波电感之间，C相的逆变器侧滤波电感 串联于C桥臂中点与C相的网侧滤波电感之间； A相的旁路电容一端连接在A桥臂逆变器侧滤波电感与A相的网侧滤波电感之间， 另一端与N桥臂引出的中性线短接； B相的旁路电容一端连接在B桥臂逆变器侧滤波电感与B相的网侧滤波电感之间， 另一端与N桥臂引出的中性线短接； c相的旁路电容一端连接在C桥臂逆变器侧滤波电感与C相的网侧滤波电感之间， 另一端与N桥臂引出的中性线短接。 而且，A、B、C相的旁路电容与N桥臂引出的中性线短接在同一点。 而且，N桥臂引出的中性线上未设置滤波电感。 本技术将LCL型滤波器应用于三相四桥臂APF系统中，可具有对高频谐波更 强的抑制衰减作用，同时可省去中性线上的电感，降低了装置成本投资，并利用电容电流反 馈替代电容支路的串联电阻，提高了系统效率，在保证系统稳定的同时避免了有功损耗。本 技术能进一步提高三相四桥臂APF的谐波抑制和中线不平衡电流的补偿能力，性能优 良。与单电感滤波器相比在具有相同的高频谐波抑制效果情况下，可以采用更少的电感，从 而能减小装置体积和硬件投资，对于提高三相四桥臂APF的工程实用化程度具有重要的现 实意义。【附图说明】 图1是传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的系统结构图； 图2是本技术实施例的系统结构图； 图3是本技术实施例的应用工作原理框图； 图4是传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的工作仿真示意图。 图5是本技术实施例的工作仿真示意图。【具体实施方式】 以下结合实施例及附图对本技术作进一步说明。 本技术采用电容电流反馈控制的具有LCL型滤波器的三相四桥臂APF的具体 设计如下：（1)三相四线制系统中具有中性线，因此三相四桥臂APF控制输出的补偿电流为 相电流，本技术结合三相三线制系统中APF的LCL型滤波器的设计方法，将每一相的高 频旁路电容与中性线^在〇点短接，即可起到旁路高频电流的作用，考虑到控制输出的补 偿电流是相电流，从而可省去中性线上的滤波电感（如图1中1^) ;(2)由于LCL型滤波器 容易引起谐振，导致APF系统产生不稳定，将电容电流通过负反馈送至参考电压（如图3中 Kk负反馈环节），相当于在电容支路串联了一个电阻，该串联电阻也会在参考电压上产生额 外的与电容电流成比例的压降，相当于一个虚拟电阻，从而消除谐振峰，因此还可以省去电 容支路的串联电阻。 附图2是本技术的基于LCL型滤波器的三相四桥臂APF的系统结构图。ea、e b 和e。分别是系统A、B和C相电源电压，u d。为逆变器直流母线电压，L s为系统各相阻抗，L 2 为LCL型滤波器的网侧滤波电感，1^为LCL型当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相四桥臂有源电力滤波器，包括四桥臂结构，四桥臂分别为A、B、C、N桥臂，其特征在于：设置LCL型滤波器，包括A、B、C相分别相应的逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感和旁路电容；A相的逆变器侧滤波电感串联于A桥臂中点与A相的网侧滤波电感之间，B相的逆变器侧滤波电感串联于B桥臂中点与B相的网侧滤波电感之间，C相的逆变器侧滤波电感串联于C桥臂中点与C相的网侧滤波电感之间；A相的旁路电容一端连接在A桥臂逆变器侧滤波电感与A相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接；B相的旁路电容一端连接在B桥臂逆变器侧滤波电感与B相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接；C相的旁路电容一端连接在C桥臂逆变器侧滤波电感与C相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜旭，乐健，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42