单相、三相双降压式全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单相、三相双降压式全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结构；本发明专利技术包括由单功率管和二极管组成的桥臂、交流侧并联双电感以及直流侧电容，它不仅电路结构简单，控制及驱动容易实现，而且兼有优异的滤波性能，同时因其单功率管桥臂的特殊结构能够杜绝桥臂直通的问题，提高有源滤波器工作的可靠性。本发明专利技术可广泛适用于系统可靠性要求高、容量大的电网的谐波治理，如航空、航天、医疗机构、高精仪器制造等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单相、三相双降压式全桥并联型有源电力滤波器，适用于高可靠 性要求的各种中、大功率用电系统，属于电力谐波抑制

技术介绍
在配电系统和配电网中，大量非线性负载的使用使电网存在电压闪变、波动、频 漂、三相不平衡、谐波等影响电能质量和效率的问题，尤其是以开关电源和交流调速设备为 代表的各种电力电子装置的大量使用，对其他用户产生扰动，威胁电网和用电设备的安全 运行，使得电力系统中无功功率和谐波补偿成为迫切需要解决的问题。许多专家和学者一直在研究和开发动态可调装置来解决电能质量的问题，其中具 有代表意义的是有源电力滤波器，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。在有源电力滤波器的各种类型中，占主导地位的是并联型有源电力滤波器，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。同时，对于半桥结构的有源滤波器，其直流侧电容电压利用率 仅为全桥结构有源滤波器的一半，这对有源电力滤波器的补偿特性存在很大的影响。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，通过对有源电力滤波器的电 路拓扑和控制策略的改进以达到谐波抑制和无功补偿的目的，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大容量电网系统为对象针对现有技术的不 足，提出一种单相、三相双降压式全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，完全杜绝桥臂直通的危险，并能克服半桥结构的并联型有源滤波器补偿能 力不足，有效利用直流侧电容电压，提高有源电力滤波器的谐波补偿特性。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一种单相双降压式全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；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、滤波器主电路的正输出端、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电感电路、第一单功率管桥臂、第二单功率管 桥臂和直流侧电容；其中，所述交流侧并联电感电路包括第一电感L1、第二电感L2、第三电 感“、第四电感L4 ；所述第一单功率管桥臂、第二单功率管桥臂分别包括两个并联的桥臂； 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，第一电感 L1的另一端与第一单功率管桥臂中任一桥臂的中点相连，第二电感L2的另一端与第二单功 率管桥臂中任一桥臂的中点相连；第三电感L3的一端、第四电感L4的一端相连作为滤波器 主电路的负输出端，第三电感L3的另一端与第一单功率管桥臂中的另一桥臂的中点相连， 第四电感L4的另一端与第二单功率管桥臂中的另一桥臂的中点相连；所述直流侧电容的两端分别连接滤波器主电路的正负直流母线。进一步地，上述单相双降压式全桥并联型有源电力滤波器的第一单功率管桥臂、 第二单功率管桥臂中的每个桥臂都分别包括一个MOS管和一个二极管。进一步地，上述单相双降压式全桥并联型有源电力滤波器的第一单功率管桥臂的 第一桥臂包括第一 MOS管S1、第一二极管D1，第二桥臂包括第三MOS管S3、第三二极管D3 ；其 中第一 MOS管S1的源极与第一二极管D1的阴极相连，第三MOS管S3的源极与第三二极管 D3的阴极相连；所述第二单功率管桥臂的第一桥臂包括第二肌3管S2、第二二极管D2，第二桥臂包 括第四MOS管S4、第四二极管D4 ；其中第二 MOS管S2的漏极与第二二极管D2的阳极连接， 第四MOS管S4的漏极与第四二极管D4的阳极连接；第一 MOS管S1、第三MOS管S3的漏极、第二二极管D2的阴极、第四二极管D4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、第四MOS管S4的源极、第 一二极管D1、第三二极管D3的阳极分别与滤波器主电路的直流负母线连接。进一步地，上述单相双降压式全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。进一步地，上述单相双降压式全桥并联型有源电力滤波器的交流侧并联电感电路 中的各电感的感值相同，其中第一电感L1和第二电感L2，第三电感L3和第四电感L4接入交 流电网的方式可以互换，第一单功率管桥臂、第二单功率管桥臂与交流侧并联电感电路的 连接方式可以互换。一种三相双降压式全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电感电路、第一单功率管桥臂、第二单功率管 桥臂和直流侧电容；其中，所述交流侧并联电感电路包括第一 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L1C、第二 C相电感L2c所述第一单功率管桥臂、第 二单功率管桥臂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的另一端与第一单功率管桥臂中第一桥臂的中点相连，第二 A相电感L2a的另一 端与第二单功率管桥臂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的另一端与第一单功 率管桥臂中第二桥臂的中点相连，第二B相电感L2b的另一端与第二单功率管桥臂中第二桥 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相电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相双降压式全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、滤波器主电路（４）的正输出端、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）包括交流侧并联电感电路（５）、第一单功率管桥臂（６）、第二单功率管桥臂（７）和直流侧电容（８）；其中，所述交流侧并联电感电路（５）包括第一电感Ｌ↓［１］、第二电感Ｌ↓［２］、第三电感Ｌ↓［３］、第四电感Ｌ↓［４］；所述第一单功率管桥臂（６）、第二单功率管桥臂（７）分别包括两个并联的桥臂；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，第一电感Ｌ↓［１］的另一端与第一单功率管桥臂（６）中任一桥臂的中点相连，第二电感Ｌ↓［２］的另一端与第二单功率管桥臂（７）中任一桥臂的中点相连；第三电感Ｌ↓［３］的一端、第四电感Ｌ↓［４］的一端相连作为滤波器主电路（４）的负输出端，第三电感Ｌ↓［３］的另一端与第一单功率管桥臂（６）中的另一桥臂的中点相连，第四电感Ｌ↓［４］的另一端与第二单功率管桥臂（７）中的另一桥臂的中点相连；所述直流侧电容（８）的两端分别连接滤波器主电路（４）的正负直流母线。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仲，陈淼，石磊，
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]