一种串联型有源电力滤波器制造技术

本发明专利技术提供一种串联型有源电力滤波器，包括基于Boost拓扑的主功率电路及控制电路，使用电流变压器对有源开关S的电流进行采集，控制电路中存在电压环和电流环两个控制环路，利用乘法器实现电路控制环路的参考基准信号产生，并使用电流合成器来实时计算电感L1电流的平均值，以及使用载波发生器来控制PWM信号的频率。本发明专利技术实现平均电流控制的目的，减小了采样过程和后续处理的复杂度，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种串联型有源电力滤波器
本专利技术涉及电力
，特别是涉及一种串联型有源电力滤波器。
技术介绍
随着全球能源危机和环境污染的日益严重，人们对电网损耗的降低和能效的提升越来越重视。另一方面，现代社会中电子设备和电气装置使用越来越多，电网面对的非线性负载与日俱增。这些非线性拉低了线路功率因数，使得无功需求和线路损耗大大增加，同时会对邻近负载产生电磁干扰及使得配电变压器过热。为了缓解这些问题，各国纷纷发展了有源电力滤波器这一装置。从与电网和负载连接形式这一角度来看，有源电力滤波器通常分为并联型和串联型。其中，并联型一般适用于电流刚性的感型负载，而串联型则通常用于电压刚性的容性负载。串联型有源电力滤波器通过一定的控制使得线路电流与电压同相位，同时含有尽量少的谐波分量。在对其进行控制时，通常采用峰值电流模式和平均电流模式。峰值电流模式相对简单，只需采样部分电感电流即可。但是，这种控制方式存在峰值与均值之间的误差，精度不高。尤其当有源电力滤波器处于轻载或过零状态时，畸变较为严重。对于平均电流模式而言，通常需要采样整个电感电流或者分别采样有源开关和无源开关的电流并将它们进行组合，较为复杂。同时，需要使用两个误差放大器分别对电压误差和电流误差进行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种串联型有源电力滤波器，实现平均电流控制提高精度,减小了采样过程和后续处理的复杂度，解决现有技术中存在峰值与均值之间的误差大，精度不高的技术问题。本专利技术实施例提供一种串联型有源电力滤波器，包括：<br>主功率电路，用于对输入源的市电进行整流得到第二电压，向控制电路输出所述第二电压；对所述第二电压进行升压处理得到第一电压，向所述控制电路输出第一电压及有源功率开关S的电流信号；控制电路，用于对输入的所述第一电压进行降压处理生成第一分压信号；对第一分压信号进行误差补偿处理，生成第一输出信号；用于对输入的所述第二电压进行降压处理生成第二分压信号，采集所述第二电压的包络生成正弦包络信号；将所述正弦包络信号与所述第一输出信号进行运算，得出参考电流信号；对有源功率开关的电流信号与所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关的开关周期的导通时间信号进行计算，得到输出电流信号；根据所述输出电流信号与所述参考电流信号生成脉冲宽度调制信号，通过所述脉冲宽度调制信号对所述主功率电路内的有源功率开关S进行驱动。优选的，所述主功率电路包括：桥堆，用于对输入源的市电电压进行整流得到第二电压，向Boost升压转换器及所述控制电路输出第二电压；Boost升压转换器，用于对所述桥堆输入的第二电压进行升压处理得到第一电压，向所述控制电路输出第一电压及有源功率开关的电流信号。优选的，所述桥堆包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；所述第一二极管D1的阳极、所述第三二极管D3的阴极与市电火线相连；所述第二二极管D2的阳极、所述第四二极管D4的阴极与市电零线相连。优选的，所述Boost升压转换器包括：电感L1、第六二极管D6、有源功率开关S、电流传感器CT1、第二电容C2、第一电容C1、第五二极管D5；所述电感L1的一端连接所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管D2的阳极及所述第一电容C1的正极，所述电感L1的另一端连接所述第六二极管D6的阳极、所述电流变压器CT1的第一端；所述第六二极管D6的阴极与所述第二电容C2的正极相连；所述第二电容C2的负极连接所述第五二极管D5的阳极、所述有源功率开关S的源极、所述第一电容C1的负极、所述第三二极管D3的正极及所述第四二极管D4的正极；所述有源功率开关S的漏极连接所述电流变压器CT1的第二端、所述第五二极管D5的阴极，所述电流变压器CT1的第三端输出第一电流CTA,所述电流变压器CT1的第四端输出第二电流CTB。优选的，所述控制电路包括：第一分压网络，用于对接收的第一电压进行降压处理，生第一分压信号，将所述第一分压信号输送给第一误差放大器和第一补偿器；参考电压芯片，用于向第一误差放大器提供一个稳定的参考电压值；第一误差放大器，用于根据接收的参考电压值计算所述第一分压信号的误差值并输出误差电压信号；第一补偿器，用于对所述误差电压信号提供相对的相反变化值，将所述误差电压信号转化为第一输出信号；第二分压网络，用于对接收的所述第二电压进行降压处理生成第二分压信号，采集所述第二电压的包络生成正弦包络信号，将所述正弦包络信号输送给乘法器；乘法器，用于接收所述第一输出信号和所述正弦包络信号，将所述第一输出信号和所述正弦包络信号进行相乘运算，生成参考电流信号。优选的，所述控制电路还包括：电流合成器，用于根据接收的有源功率开关S的电流信号、所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关S的开关周期的导通时间信号，计算输出电流信号；第二误差放大器，用于根据接收的参考电流信号计算所述输出电流信号的误差值并输出误差电流信号；第二补偿器，用于对所述误差电流信号提供相对的相反变化值，将所述误差电流信号转化为脉冲宽度调制发生器的输入信号；脉冲宽度调制发生器，用于将所述脉冲宽度调制发生器的输入信号与斜坡信号相互比较，生成脉冲宽度调制信号；载波发生器，用于为所述脉冲宽度调制发生器提供斜坡信号。优选的，所述脉冲宽度调制发生器接收的有源功率开关的电流信号、所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关的开关周期的导通时间信号，其中，所述有源功率开关的电流信号包括第一电流信号CTA、第二电流信号CTB；利用每个开关周期内电感L1电流在开关S关断时段内的下降斜率对接收的有源功率开关的电流信号、所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关的开关周期的导通时间信号进行运算，得到电感L1电流的平均值，将电感L1电流的平均值作为输出电流信号输出给所述第二误差放大器。优选的，所述脉冲宽度调制发生器将所述脉冲宽度调制信号输入所述有源功率开关S的栅极。综上，实施本专利技术的实施例，具有如下的有益效果：本专利技术提供的串联型有源电力滤波器，控制电路通过电压环稳定输出电压在设定值；通过电流环输入电流波形的正弦化以及进量小的输入电流与输入电压相位差；通过电流合成器推算出开关S关断时间段内电感L1电流的下降斜率，进一步计算电感L1电流的平均值；通过使用载波发生器来控制PWM(脉冲宽度调制信号)的频率，进一步控制主功率电路的电流频率；实现平均电流控制的目的，减小了采样过程和后续处理的复杂度，节约成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例中一种串联型有源电力滤波器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联型有源电力滤波器，其特征在于，包括：/n主功率电路，用于对输入源的市电进行整流得到第二电压，向控制电路输出所述第二电压；对所述第二电压进行升压处理得到第一电压，向所述控制电路输出第一电压及有源功率开关S的电流信号；/n控制电路，用于对输入的所述第一电压进行降压处理生成第一分压信号；对第一分压信号进行误差补偿处理，生成第一输出信号；用于对输入的所述第二电压进行降压处理生成第二分压信号，采集所述第二电压的包络生成正弦包络信号；将所述正弦包络信号与所述第一输出信号进行运算，得出参考电流信号；对有源功率开关的电流信号与所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关的开关周期的导通时间信号进行计算，得到输出电流信号；根据所述输出电流信号与所述参考电流信号生成脉冲宽度调制信号，通过所述脉冲宽度调制信号对所述主功率电路内的有源功率开关S进行驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种串联型有源电力滤波器，其特征在于，包括：
主功率电路，用于对输入源的市电进行整流得到第二电压，向控制电路输出所述第二电压；对所述第二电压进行升压处理得到第一电压，向所述控制电路输出第一电压及有源功率开关S的电流信号；
控制电路，用于对输入的所述第一电压进行降压处理生成第一分压信号；对第一分压信号进行误差补偿处理，生成第一输出信号；用于对输入的所述第二电压进行降压处理生成第二分压信号，采集所述第二电压的包络生成正弦包络信号；将所述正弦包络信号与所述第一输出信号进行运算，得出参考电流信号；对有源功率开关的电流信号与所述第一分压信号、所述第二分压信号以及所述有源功率开关的开关周期的导通时间信号进行计算，得到输出电流信号；根据所述输出电流信号与所述参考电流信号生成脉冲宽度调制信号，通过所述脉冲宽度调制信号对所述主功率电路内的有源功率开关S进行驱动。


2.如权利要求1所述的串联型有源电力滤波器，其特征在于，所述主功率电路包括：
桥堆，用于对输入源的市电电压进行整流得到第二电压，向Boost升压转换器及所述控制电路输出所述第二电压；
Boost升压转换器，用于对所述桥堆输入的第二电压进行升压处理得到第一电压，向所述控制电路输出第一电压及有源功率开关的电流信号。


3.如权利要求2所述的串联型有源电力滤波器，其特征在于，所述桥堆包括：
第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；所述第一二极管D1的阳极、所述第三二极管D3的阴极与市电火线相连；所述第二二极管D2的阳极、所述第四二极管D4的阴极与市电零线相连。


4.如权利要求3所述的串联型有源电力滤波器，其特征在于，所述Boost升压转换器包括：
电感L1、第五二极管D5、第六二极管D6、有源功率开关S、电流传感器CT1、第一电容C1、第二电容C2；所述电感L1的一端连接所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管D2的阳极及所述第一电容C1的正极，所述电感L1的另一端连接所述第六二极管D6的阳极、所述电流变压器CT1的第一端；所述第六二极管D6的阴极与所述第二电容C2的正极相连；所述第二电容C2的负极连接所述第五二极管D5的阳极、所述有源功率开关S的源极、所述第一电容C1的负极、所述第三二极管D3的正极及所述第四二极管D4的正极；所述有源功率开关S的漏极连接所述电流变压器CT1的第二端、所述第五二极管D5的阴极，所述电流变压器CT1的第三端输出第一电流CTA,所述电流变...

【专利技术属性】
技术研发人员：许泽宁，杨远俊，李伟华，张之涵，杨祥勇，罗仙鹏，李超，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44