一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器。与传统APF相比，此结构可以降低主电路开关频率，采用的三电平逆变器,更加适合于高压系统兼顾大容量无功补偿和动态谐波治理的场合。并设计广义逆解耦控制器使复杂非线性特性的混合有源电力滤波器的极点在复平面内合理配置，达到预期解耦效果。含有飞跨电容的混合型有源电力滤波器拓扑电路，包括绝缘栅双极晶体管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4,绝缘栅双极晶体管Sb1、Sb2、Sb3、Sb4,绝缘栅双极晶体管Sc1、Sc2、Sc3、Sc4、反并联续流二极管Va1、Va2、Va3、Va4,反并联续流二极管Vb1Vb2、Vb3、Vb4,反并联续流二极管Vc1、Vc2、Vc3、Vc4。以提高复杂非线性混合型有源电力滤波器的鲁棒性和整体补偿性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力滤波领域，具体地，涉及一种含有飞跨电容结构与传统LC滤波器并联的混合有源电力滤波器拓扑电路以及广义逆解耦控制器。
技术介绍
近年来电力系统中电子装置产生大量的谐波一直严重影响着电能质量，因此需要一种装置对电网进行滤波和补偿无功功率。无源滤波器有时在成本低，但线路变化，支路增加等引起的电力系统阻抗值偏差都会严重影响补偿效果，单独使用的有源电力滤波器可以在小容量非线性场合使用，但在大容量场合就不那么可行了。即使是混合型有源电力滤波器虽然串联了电容，APF的容量已大为减少，但仍需要一个高带宽的PWM变流器作为APF，这又使得其只适用于补偿对象在中等容量以下，也不适用于大容量。然而，此拓扑结构与传统的有源电力滤波器一样，此拓扑结构补偿的三相电流之间存在着强耦合关系使得实际补偿的电流与指令信号产生误差，从而使负载补偿效果受到严重影响，所以，需要对拓扑结构进行解耦控制。控制器的设计上，现有的解析逆系统很大程度上依赖于系统的精确数学模型，无法随时任意的配置系统极点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种含有飞跨电容结构与传统LC滤波器并联的混合有源电力滤波器拓扑电路以及广义逆解耦控制器，以实现提高复杂非线性混合型有源电力滤波器的鲁棒性和整体补偿性能的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种含飞跨电容结构的混合型有源电力滤波器拓扑电路，包括绝缘栅双极晶体管Sa1、绝缘栅双极晶体管Sa2、绝缘栅双极晶体管Sa3、绝缘栅双极晶体管Sa4、绝缘栅双极晶体管Sb1、绝缘栅双极晶体管Sb2、绝缘栅双极晶体管Sb3、绝缘栅双极晶体管Sb4、绝缘栅双极晶体管Sc1、绝缘栅双极晶体管Sc2、绝缘栅双极晶体管Sc3、绝缘栅双极晶体管Sc4、电容Ca、电感La、电容Cb、电感Lb、电容Cc、电感Lc、反并联续流二极管Va1、反并联续流二极管Va2、反并联续流二极管Va3、反并联续流二极管Va4、反并联续流二极管Vb1、反并联续流二极管Vb2、反并联续流二极管Vb3、反并联续流二极管Vb4、反并联续流二极管Vc1、反并联续流二极管Vc2、反并联续流二极管Vc3、反并联续流二极管Vc4、电容C1、电容C2、电容Cf1、电容Cf2和电容Cf3，所述电容Ca和电感La串联在三相非线性负载的a相和地之间，所述电容Cb和电感Lb串联在三相非线性负载的b相和地之间，所述电容Cc和电感Lc串联在三相非线性负载的c相和地之间；所述绝缘栅双极晶体管Sa1的集电极与绝缘栅双极晶体管Sa4的发射极之间串联电容C1和电容C2，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sa2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sa3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的发射极与三相非线性负载的a相之间串联电感Lf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的集电极之间串联电容Cf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Va1，所述反并联续流二极管Va1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Va2，所述反并联续流二极管Va2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Va3，所述反并联续流二极管Va3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Va4，所述反并联续流二极管Va4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa4的发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与三相非线性负载的b相之间串联电感Lf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极之间串联电容Cf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb1，所述反并联续流二极管Vb1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb2，所述反并联续流二极管Vb2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb3，所述反并联续流二极管Vb3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb4，所述反并联续流二极管Vb4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb4的发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与三相非线性负载的c相之间串联电感Lf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极之间串联电容Cf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc1，所述反并联续流二极管Vc1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc2，所述反并联续流二极管Vc2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc3，所述反并联续流二极管Vc3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc4，所述反并联续流二极管Vc4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc4的发射极连接。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案，在现有有源电力滤波器结构的基础上设计飞跨电容单相桥与无源LC滤波器并联的混合有源电力滤波器拓扑电路，飞跨电容单相桥的优点如下：1.开关管损耗小,损耗分布均勾，可以降低主电路的开关频率；2.逆变器电平数比较容易拓展,适合场合多,方便选择；3.对于有功和无功功率流量控制简单高效,更加适合于高压系统兼顾大容量无功补偿和动态谐波治理的场合。与飞跨电容单相桥并联的LC滤波器主要补偿较高次的谐波，相当于一个高通滤波器，它一方面用于消除补偿电流中因主电路器件通断引起的谐波，另一方面补偿较高次谐波，从而使APF主电路器件的开关频率有所降低。同时还公开一种广义逆解耦控制器，(如图5所示)三相飞跨电容实际补偿电流分别为if1，if2，if3，无源滤波器实际补偿电流分别为ik1，ik2，ik3，分别将每相的三相飞跨电容实际补偿电流和无源滤波器实际补偿电流求和得到每相实际补偿电流，将每相实际补偿电流经过abc-dq0坐标变换，把三相实际补偿电流转换为两相实际补偿电流id，iq；再通过对负载侧三相电流检测得到理论上的负载电流，同样对理论上的负载电流经过ab本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器，其特征在于，包括绝缘栅双极晶体管Sa1、绝缘栅双极晶体管Sa2、绝缘栅双极晶体管Sa3、绝缘栅双极晶体管Sa4、绝缘栅双极晶体管Sb1、绝缘栅双极晶体管Sb2、绝缘栅双极晶体管Sb3、绝缘栅双极晶体管Sb4、绝缘栅双极晶体管Sc1、绝缘栅双极晶体管Sc2、绝缘栅双极晶体管Sc3、绝缘栅双极晶体管Sc4、电容Ca、电感La、电容Cb、电感Lb、电容Cc、电感Lc、反并联续流二极管Va1、反并联续流二极管Va2、反并联续流二极管Va3、反并联续流二极管Va4、反并联续流二极管Vb1、反并联续流二极管Vb2、反并联续流二极管Vb3、反并联续流二极管Vb4、反并联续流二极管Vc1、反并联续流二极管Vc2、反并联续流二极管Vc3、反并联续流二极管Vc4、电容C1、电容C2、电容Cf1、电容Cf2和电容Cf3，所述电容Ca和电感La串联在三相非线性负载的a相和地之间，所述电容Cb和电感Lb串联在三相非线性负载的b相和地之间，所述电容Cc和电感Lc串联在三相非线性负载的c相和地之间；所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极之间串联电容C1和电容C2，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与三相非线性负载的a相之间串联电感Lf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极之间串联电容Cf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va1，所述反并联续流二极管Va1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va2，所述反并联续流二极管Va2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va3，所述反并联续流二极管Va3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va4，所述反并联续流二极管Va4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与三相非线性负载的b相之间串联电感Lf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极之间串联电容Cf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb1，所述反并联续流二极管Vb1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb2，所述反并联续流二极管Vb2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb3，所述反并联续流二极管Vb3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb4，所述反并联续流二极管Vb4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb4的发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极与三相非线性负载的c相之间串联电感Lf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极之间串联电容Cf3，所述绝缘栅双极晶体管Sc1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc1，所述反并联续流二极管Vc1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc2的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc2，所述反并联续流二极管Vc2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc2的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc3的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc3，所述反并联续流二极管Vc3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc3的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sc4的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vc4，所述反并联续流二极管Vc4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sc4的发射极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种含飞跨电容的混合APF拓扑结构及广义逆解耦控制器，其特征在于，包括绝缘栅双极晶体管Sa1、绝缘栅双极晶体管Sa2、绝缘栅双极晶体管Sa3、绝缘栅双极晶体管Sa4、绝缘栅双极晶体管Sb1、绝缘栅双极晶体管Sb2、绝缘栅双极晶体管Sb3、绝缘栅双极晶体管Sb4、绝缘栅双极晶体管Sc1、绝缘栅双极晶体管Sc2、绝缘栅双极晶体管Sc3、绝缘栅双极晶体管Sc4、电容Ca、电感La、电容Cb、电感Lb、电容Cc、电感Lc、反并联续流二极管Va1、反并联续流二极管Va2、反并联续流二极管Va3、反并联续流二极管Va4、反并联续流二极管Vb1、反并联续流二极管Vb2、反并联续流二极管Vb3、反并联续流二极管Vb4、反并联续流二极管Vc1、反并联续流二极管Vc2、反并联续流二极管Vc3、反并联续流二极管Vc4、电容C1、电容C2、电容Cf1、电容Cf2和电容Cf3，所述电容Ca和电感La串联在三相非线性负载的a相和地之间，所述电容Cb和电感Lb串联在三相非线性负载的b相和地之间，所述电容Cc和电感Lc串联在三相非线性负载的c相和地之间；所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极之间串联电容C1和电容C2，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极与三相非线性负载的a相之间串联电感Lf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极与绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极之间串联电容Cf1，所述绝缘栅双极晶体管Sa1的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va1，所述反并联续流二极管Va1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa1的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa2的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va2，所述反并联续流二极管Va2的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa2的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa3的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va3，所述反并联续流二极管Va3的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa3的源极发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sa4的漏极集电极与源极发射极之间串联反并联续流二极管Va4，所述反并联续流二极管Va4的阳极与绝缘栅双极晶体管Sa4的源极发射极连接；所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb2的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb3的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb3的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极连接，所述绝缘栅双极晶体管Sb2的发射极与三相非线性负载的b相之间串联电感Lf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极与绝缘栅双极晶体管Sb4的集电极之间串联电容Cf2，所述绝缘栅双极晶体管Sb1的集电极与发射极之间串联反并联续流二极管Vb1，所述反并联续流二极管Vb1的阳极与绝缘栅双极晶体管Sb1的发射极连接，所述绝缘栅双极晶体管S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李若琼，李博，李欣，董海鹰，张蕊萍，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62