单相、三相双降压式半桥并联型有源电力滤波器制造技术

本发明专利技术提供一种双降压式半桥并联型有源电力滤波器，属于电力谐波抑制技术领域。本发明专利技术分别包括适用于单相电网系统和三相四线制电网系统两种电力滤波器的结构；本发明专利技术包括由功率管与二极管串联的桥臂单元、有源电力滤波器交流侧并联双电感和有源电力滤波器直流侧串联双电容，它不仅电路结构简单，控制容易，而且能够避免桥臂直通的危险，同时兼有优异的滤波性能。本发明专利技术可广泛适用于电网供电质量要求和系统可靠性要求高的行业，如航空、航天、军事设备制造等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双降压式半桥并联型有源电力滤波器，属于电力谐波抑制技术领 域，适用于各种高可靠性要求的用电系统。
技术介绍
随着电力电子技术的飞速发展，特别是功率半导体器件和变流技术的发展，各种 电力电子装置在各行业领域获得广泛应用，但因此而产生的“电网污染”对电网系统的安 全、稳定和经济运行构成潜在的威胁。有源电力滤波器是公认综合治理“电网污染”最有效 的手段，其中并联型有源滤波器目前和未来都将占据最主流的地位。国际上已经开始在工 业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器，并且其容量逐步提高，功能也越来越强大，不仅 可以补偿谐波电流，还具有补偿基波无功、平衡三相电压、抑制电压闪变等功能。迄今为止 并联型有源电力滤波器发展了多种拓扑方式，基本组成单元主要采用双开关管串联的半桥 或全桥结构，开关管在高频开关工作时可能引起桥臂直通的问题，影响系统的稳定性与可 靠性，同时增加开关死区也会影响有源电力滤波器的滤波特性，其难以在高可靠性要求的 电网系统中得到广泛应用。因此，如何在不损失有源电力滤波器滤波特性的同时提高其可 靠性，对有源电力滤波器的发展与应用有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的在于以高可靠性要求的电网系统为对象针对现有技术的不足，提出 一种双降压式半桥并联型有源电力滤波器，通过将功率管与二极管串联组成桥臂单元，有 效地杜绝桥臂直通的危险，同时具有良好的谐波补偿特性。技术方案本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案方案一，适用于单相电网系统一种单相双降压式半桥并联型有源电力滤波器，所述有源电力滤波器与交流电网 的正负母线连接，所述交流电网的正负母线之间还包括滤波电感、非线性负载；所述交流 电网、非线性负载分别是单相电源和单相负载，其中有源电力滤波器的正输出端分别与交 流电网的正母线、滤波电感的输入端连接，滤波电感的输出端与非线性负载的输入端连接， 非线性负载的输出端分别连接有源电力滤波器的负输出端、交流电网的负母线；其特征在 于所述有源电力滤波器包括滤波器主电路、电压电流检测装置、滤波器控制及驱动电路； 其中交流电网的正负母线、滤波电感的输入端、非线性负载的输出端、有源滤波器主电路的 输出端、滤波器主电路的直流母线分别与电压电流检测装置的输入端连接，电压电流检测 装置的输出端与滤波器控制及驱动电路的输入端连接，滤波器控制及驱动电路的输出端与 滤波器主电路的输入端连接；所述滤波器主电路包括交流侧并联双电感、第一桥臂单元、第二桥臂单元和直流侧双电容；其中，所述交流侧并联双电感包括第一电感L1、第二电感L2 ；其中第一电感L1的 一端、第二电感L2的一端相连作为滤波器主电路的正输出端，与交流电网的正母线相连；第 一电感L1的另一端与第一桥臂单元的中点相连，第二电感L2的另一端与第二桥臂单元的中 点相连；所述直流侧双电容包括第一电容C1、第二电容C2 ；第一电容C1的一端、第二电容C2 的一端相连接作为滤波器主电路的负输出端，与交流电网的负母线相连；所述第一电容C1 的另一端、第二电容C2的另一端分别接滤波器主电路的直流正负母线。进一步的，上述单相双降压式半桥并联型有源电力滤波器的第一桥臂单元包括第 一 MOS管S1、第一二极管D1 ；所述第二桥臂单元包括第二肌3管32、第二二极管D2 ；其中第一 MOS管S1的源极与第一二极管D1的阴极相连，第二 MOS管S2的漏极与第二二极管D2的阳 极连接；第一 MOS管S1的漏极、第二二极管D2的阴极分别与滤波器主电路的直流正母线连 接；第二 MOS管S2的源极、第一二极管D1的阳极分别与滤波器主电路的直流负母线连接。进一步的，上述单相双降压式半桥并联型有源电力滤波器的电压电流检测装置包 括η个电压传感器和m个电流传感器，其中n、m均为正整数；所述滤波器控制及驱动电路包 括顺序相连的谐波检测运算电路、PWM电流控制电路以及驱动电路。进一步的，上述单相双降压式半桥并联型有源电力滤波器的交流侧并联双电感中 第一电感L1、第二电感L2的感值相同，直流侧双电容中第一电容C1、第二电容C2的容值相 同。方案二，适用于三相四线制电网系统一种三相双降压式半桥并联型有源电力滤波器，所述有源电力滤波器与交流电网 的母线连接，所述交流电网是三相电源，所述交流电网的母线分别与三相滤波电感、三相 负载连接；其中有源电力滤波器的输出端分别与三相电源的母线、三相滤波电感的输入端 连接，三相滤波电感的输出端与三相负载的输入端连接，三相负载的输出端与三相电源的 中线连接；所述有源电力滤波器包括滤波器主电路、电压电流检测装置、滤波器控制及驱动 电路；其中三相电源的母线、三相电源的中线、三相滤波电感的输入端、有源滤波器主电路 的输出端、有源滤波器主电路的直流母线分别与电压电流检测装置的输入端连接，电压电 流检测装置的输出端与滤波器控制及驱动电路的输入端连接，滤波器控制及驱动电路的输 出端与滤波器主电路的输入端连接；所述滤波器主电路包括交流侧并联双电感电路、第一桥臂单元、第二桥臂单元和 直流侧双电容；其中，所述交流侧并联双电感电路包括第一 A相电感Lia、第二 A相电感L2a、第一 B 相电感Lib、第二 B相电感L2b、第一 C相电感Lic、第二 C相电感L2c ；所述第一桥臂单元、第二 桥臂单元分别包括三个并联的桥臂；其中第一 A相电感Lia、第二 A相电感L2a的一端相连作 为滤波器主电路的A相输出端，A相输出端与所述三相电源的A相母线相连；第一 A相电感 Lia的另一端与第一桥臂单元中第一桥臂的中点相连，第二 A相电感L2a的另一端与第二桥 臂单元中第一桥臂的中点相连；所述第一 B相电感Lib、第二 B相电感L2b的一端相连作为滤波器主电路的B相输 出端，B相输出端与所述三相电源的B相母线相连；第一 B相电感Lib的另一端与第一桥臂 单元中第二桥臂的中点相连，第二B相电感L2b的另一端与第二桥臂单元中第二桥臂的中点相连；所述第一 C相电感Lic、第二 C相电感L2c的一端相连作为滤波器主电路的C相输 出端，C相输出端与所述三相电源的C相母线相连；第一 C相电感Lic的另一端与第一桥臂 单元中第三桥臂的中点相连，第二C相电感L2c的另一端与第二桥臂单元中第三桥臂的中点 相连；所述直流侧双电容包括第一电容C1、第二电容C2 ；第一电容C1的一端、第二电容C2 的一端相连接作为滤波器主电路的中线输出，与交流电网的中线相连，第一电容C1的另一 端、第二电容C2的另一端分别接滤波器主电路的直流正负母线。进一步的，上述三相双降压式半桥并联型有源电力滤波器的第一桥臂单元的第一 桥臂包括第一 A相MOS管Sia、第一 A相二极管Dia ；第一桥臂单元的第二桥臂包括第一 B相 MOS管Sib、第一 B相二极管Dib ；第一桥臂单元的第三桥臂包括第一 C相MOS管S1。、第一 C 相二极管Dm ；其中第一 A相MOS管Sia的源极与第一 A相二极管Dia的阴极相连，第一 B相 MOS管Sib的源极与第一 B相二极管Dib的阴极相连，第一 C相MOS管Sic的源极与第一 C相 二极管Dic的阴极相连；所述第二桥臂单元的第一桥臂包括第二 A相MOS管S2a、第二 A相二极管D2a，第二 桥臂单元的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相双降压式半桥并联型有源电力滤波器，所述有源电力滤波器与交流电网（１）的正负母线连接，所述交流电网（１）的正负母线之间还包括滤波电感（２）、非线性负载（３）；所述交流电网（１）、非线性负载（３）分别是单相电源和单相负载，其中有源电力滤波器的正输出端分别与交流电网（１）的正母线、滤波电感（２）的输入端连接，滤波电感（２）的输出端与非线性负载（３）的输入端连接，非线性负载（３）的输出端分别连接有源电力滤波器的负输出端、交流电网（１）的负母线；其特征在于：所述有源电力滤波器包括滤波器主电路（４）、电压电流检测装置（９）、滤波器控制及驱动电路（１０）；其中交流电网（１）的正负母线、滤波电感（２）的输入端、非线性负载（３）的输出端、有源滤波器主电路（４）的输出端、滤波器主电路（４）的直流母线分别与电压电流检测装置（９）的输入端连接，电压电流检测装置（９）的输出端与滤波器控制及驱动电路（１０）的输入端连接，滤波器控制及驱动电路（１０）的输出端与滤波器主电路（４）的输入端连接；所述滤波器主电路（４）包括交流侧并联双电感（５）、第一桥臂单元（６）、第二桥臂单元（７）和直流侧双电容（８）；其中，所述交流侧并联双电感（５）包括第一电感Ｌ↓［１］、第二电感Ｌ↓［２］；其中第一电感Ｌ↓［１］的一端、第二电感Ｌ↓［２］的一端相连作为滤波器主电路（４）的正输出端，与交流电网（１）的正母线相连；第一电感Ｌ↓［１］的另一端与第一桥臂单元（６）的中点相连，第二电感Ｌ↓［２］的另一端与第二桥臂单元（７）的中点相连；所述直流侧双电容（８）包括第一电容Ｃ↓［１］、第二电容Ｃ↓［２］；第一电容Ｃ↓［１］的一端、第二电容Ｃ↓［２］的一端相连接作为滤波器主电路（４）的负输出端，与交流电网（１）的负母线相连；所述第一电容Ｃ↓［１］的另一端、第二电容Ｃ↓［２］的另一端分别接滤波器主电路（４４）的直流正负母线。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仲，石磊，陈淼，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]