一种改进结构的三电平有源滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种改进结构的三电平有源滤波器，针对传统中点钳位式三电平有源电力滤波器存在的耗费IGBT较多、成本较高、结构较为复杂的缺点，对传统结构进行改进；在保证三电平的基础上，减少开关数量，从而简化拓扑结构，降低系统复杂度。通过仿真表明，与传统中点钳位式三电平有源电力滤波器相比，改进型三电平有源电力滤波器在保证滤波效果的前提下，减少了器件、简化了结构，降低了硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
一种改进结构的三电平有源滤波器
本专利技术涉及有源滤波
，特别涉及一种改进结构的三电平有源滤波器。
技术介绍
近年来，随着全球工业化进程的加快，电能已经成为人类最必不可少的能源形式。在现代电力系统中，新型清洁能源发电技术以及新型输电技术也在现代生活中扮演着越来越重要的角色。这些新技术的应用都依托于电力电子装置的发展，但电力电子装置是非线性器件，使用过程中会向电网引入大量的谐波，影响电网的安全经济运行。因此，抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正受到越来越多的关注。有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)是谐波补偿的最有效装置，使得电网污染现象得以改观。其中，并联型APF通过向电网侧注入电流，得以补偿负载引起的谐波电流，从而使得网侧电流为正弦波。相较于两电平结构的APF，采用三电平换流器的APF具有开关频率较低、开关损耗小、功率容量大、响应速度快、电磁兼容性好、输出谐波小等一系列优点。其中，应用较为广泛的一种结构就是中点钳位式(Neutral-PointClamped,NPC)三电平结构。尽管传统NPC三电平有源滤波器具备很多优点，但是该结构所用元件较多、系统拓扑较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进结构的三电平有源滤波器，在保障滤波性能的前提下，改善整体拓扑，提高系统性能。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种改进结构的三电平有源滤波器，该三电平有源滤波器包括第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、第十四二极管、第十五二极管、第十六二极管、第十七二极管、第十八二极管、第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第八绝缘栅双极晶体管、第九绝缘栅双极晶体管、第一电感、第二电感、第三电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述第一电容正极同第一绝缘栅双极晶体管集电极相连，所述第一电容负极同第二电容正极、第二二极管阳极、第三二极管阴极、第八二极管阳极、第九二极管阴极、第十四二极管阳极、第十五二极管阴极相连，所述第二电容负极同第三绝缘栅双极晶体管发射极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管集电极同第四绝缘栅双极晶体管集电极、第七绝缘栅双极晶体管集电极、第一二极管阴极、第七二极管阴极、第十三二极管阴极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管发射极同第一二极管阳极、第四二极管阳极、第五二极管阴极、第六二极管阴极、第三绝缘栅双极晶体管集电极、第一电感一端相连，所述第二绝缘栅双极晶体管集电极同第二二极管阴极、第四二极管阴极相连，所述第二绝缘栅双极晶体管发射极同第三二极管阳极、第五二极管阳极相连，所述第三绝缘栅双极晶体管发射极同第六二极管阳极、第十二二极管阳极、第十八二极管阳极、第六绝缘栅双极晶体管发射极、第九绝缘栅双极晶体管发射极相连，所述第四绝缘栅双极晶体管发射极同第七二极管阳极、第十二极管阳极、第十一二极管阴极、第十二二极管阴极、第六绝缘栅双极晶体管集电极、第二电感一端相连，所述第五绝缘栅双极晶体管集电极同第八二极管阴极、第十二极管阴极相连，所述第五绝缘栅双极晶体管发射极同第九二极管阳极、第十一二极管阳极相连，所述第七绝缘栅双极晶体管发射极同第十三二极管阳极、第十六二极管阳极、第十七二极管阴极、第十八二极管阴极、第九绝缘栅双极晶体管集电极、第三电感一端相连，所述第八绝缘栅双极晶体管集电极同第十四二极管阴极、第十六二极管阴极相连，所述第八绝缘栅双极晶体管发射极同第十五二极管阳极、第十七二极管阳极相连，所述第一电感的另一端同第一电阻相连，所述第二电感的另一端同第二电阻相连，所述第三电感的另一端同第三电阻相连，第一电阻、第二电阻、第三电阻分别接三相电压。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术在保障滤波效果的前提下，通过一种减少开关数量的三电平有源滤波器的改进结构，减少了传统NPC三电平有源滤波器主电路开关数，将IGBT数量从12个减少至9个，简化了拓扑结构，减少了硬件成本，传统系统得以完善。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为传统NPC三电平滤波器结构图。图2为本专利技术改进结构的三电平有源滤波器电路图。图3(a)～图3(c)为本专利技术A相三种开关状态对应的电路工作状态图。图4为滤波前电网侧A相电流波形图。图5为采用传统NPC三电平有源滤波器所得电网侧A相电流波形图。图6为采用减少开关数量的改进型三电平有源滤波器所得电网侧A相电流波形图。具体实施方式图1所示为传统NPC三电平滤波器结构图，对其进行改进可得图2所示结构。其中ea、eb、ec为电网三相电压值，ia、ib、ic为APF交流侧输出电流，Udc为APF直流侧电容电压，Ra、Rb、Rc、La、Lb、Lc为APF三相交流侧串联电阻电感等效值，N为直流侧电容中点，O为三相电源中点。本专利技术改进结构的三电平有源滤波器，包括第一电容C1、第二电容C2，第一二极管Va1、第二二极管Va2、第三二极管Va3、第四二极管Va4、第五二极管Va5、第六二极管Va6、第七二极管Vb1、第八二极管Vb2、第九二极管Vb3、第十二极管Vb4、第十一二极管Vb5、第十二二极管Vb6、第十三二极管Vc1、第十四二极管Vc2、第十五二极管Vc3、第十六二极管Vc4、第十七二极管Vc5、第十八二极管Vc6，第一绝缘栅双极晶体管Sa1、第二绝缘栅双极晶体管Sa2、第三绝缘栅双极晶体管Sa3、第四绝缘栅双极晶体管Sb1、第五绝缘栅双极晶体管Sb2、第六绝缘栅双极晶体管Sb3、第七绝缘栅双极晶体管Sc1、第八绝缘栅双极晶体管Sc2、第九绝缘栅双极晶体管Sc3，第一电感La、第二电感Lb、第三电感Lc，第一电阻Ra、第二电阻Rb、第三电阻Rc；所述第一电容C1正极同第一绝缘栅双极晶体管Sa1集电极相连，所述第一电容C1负极同第二电容C2正极、第二二极管Va2阳极、第三二极管Va3阴极、第八二极管Vb2阳极、第九二极管Vb3阴极、第十四二极管Vc2阳极、第十五二极管Vc3阴极相连，所述第二电容C2负极同第三绝缘栅双极晶体管Sa3发射极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管Sa1集电极同第四绝缘栅双极晶体管Sb1集电极、第七绝缘栅双极晶体管Sc1集电极、第一二极管Va1阴极、第七二极管Vb1阴极、第十三二极管Vc1阴极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管Sa1发射极同第一二极管Va1阳极、第四二极管Va4阳极、第五二极管Va5阴极、第六二极管Va6阴极、第三绝缘栅双极晶体管Sa3集电极、第一电感La下端相连，所述第二绝缘栅双极晶体管Sa2集电极同第二二极管Va2阴极、第四二极管Va4阴极相连，所述第二绝缘栅双极晶体管Sa2发射极同第三二极管Va3阳极、第五二极管Va5阳极相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进结构的三电平有源滤波器，其特征在于：该三电平有源滤波器包括第一电容(C

【技术特征摘要】
1.一种改进结构的三电平有源滤波器，其特征在于：该三电平有源滤波器包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一二极管(Va1)、第二二极管(Va2)、第三二极管(Va3)、第四二极管(Va4)、第五二极管(Va5)、第六二极管(Va6)、第七二极管(Vb1)、第八二极管(Vb2)、第九二极管(Vb3)、第十二极管(Vb4)、第十一二极管(Vb5)、第十二二极管(Vb6)、第十三二极管(Vc1)、第十四二极管(Vc2)、第十五二极管(Vc3)、第十六二极管(Vc4)、第十七二极管(Vc5)、第十八二极管(Vc6)、第一绝缘栅双极晶体管(Sa1)、第二绝缘栅双极晶体管(Sa2)、第三绝缘栅双极晶体管(Sa3)、第四绝缘栅双极晶体管(Sb1)、第五绝缘栅双极晶体管(Sb2)、第六绝缘栅双极晶体管(Sb3)、第七绝缘栅双极晶体管(Sc1)、第八绝缘栅双极晶体管(Sc2)、第九绝缘栅双极晶体管(Sc3)、第一电感(La)、第二电感(Lb)、第三电感(Lc)、第一电阻(Ra)、第二电阻(Rb)、第三电阻(Rc)；
所述第一电容(C1)正极同第一绝缘栅双极晶体管(Sa1)集电极相连，所述第一电容(C1)负极同第二电容(C2)正极、第二二极管(Va2)阳极、第三二极管(Va3)阴极、第八二极管(Vb2)阳极、第九二极管(Vb3)阴极、第十四二极管(Vc2)阳极、第十五二极管(Vc3)阴极相连，所述第二电容(C2)负极同第三绝缘栅双极晶体管(Sa3)发射极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管(Sa1)集电极同第四绝缘栅双极晶体管(Sb1)集电极、第七绝缘栅双极晶体管(Sc1)集电极、第一二极管(Va1)阴极、第七二极管(Vb1)阴极、第十三二极管(Vc1)阴极相连，所述第一绝缘栅双极晶体管(Sa1)发射极同第一二极管(Va1)阳极、第四二极管(Va4)阳极、第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕广强，林毅，安路，姜川，郭晨阳，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32