本发明专利技术公开了一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器，其主要由三相全桥逆变电路、半桥斩波电路以及双电容组成，所述三相全桥逆变电路与三相四线电网系统电连接并且与半桥斩波电路相并联；所述半桥斩波电路另一侧通过电感与所述直流侧双电容的中点电连接，其用于控制并联型有源电力滤波器的直流侧电压。此外本发明专利技术还采用了双闭环控制的控制模式，其中，内环为电压环，其提供能量前馈控制直流端电压稳定，抑制零序电流扰动；外环为电流环，其控制所述并联型有源电力滤波器的输出电流。这样的双闭环控制结构相比现有技术，能够更好地补偿电网谐波电流，抑制三相不平衡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于电网系统的并联型有源电力滤波器，尤其涉及一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器。
技术介绍
随着电力电子技术的不断发展，越来越多的电力电子装置被广泛应用于各种领域，同时也将大量的谐波注入电网。电网中谐波的危害极大，它会使电网供电电压波形发生畸变而使供电质量下降，电力系统的能量损耗增加、供用电设备寿命缩短，还会对其它电子设备造成电磁干扰。由于电网谐波引起的电能质量问题日益受到重视，有源电力滤波器(Active Power Filter，简称APF)作为一种动态抑制谐波和补偿无功电流的新型电力电子装置，已经成为解决日益严重的电力谐波污染问题最有效和最有前途的补偿方式。目前，三相三线制APF已经得到了广泛的研究，并有许多研究成果，已在实际系统中得到应用。而由于三相四线制供电方式在低压配电系统中是最主要的供电方式，并在工业、办公及民用建筑、城市供电、工厂供电等电力系统中广为应用，其谐波和三相不平衡所产生的问题越来越引起人们的重视，所占的谐波比重也逐年增加。综上，对三相四线制系统中存在的谐波和三相不平衡进行补偿有着重要意义。如何使得有源电力滤波器既能抵制三相四线制APF三相电流中的正序和负序谐波分量，又能补偿系统的零序谐波电流，是一个非常重要的技术问题，成为了当前的研究难点。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器。根据本专利技术的一方面，提供了一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器。该并联型有源电力滤波器包括三相全桥逆变电路(111)，其与所述三相四线电网系统电连接；半桥斩波电路(112)，其与所述三相全桥逆变电路(111)相并联，用于控制所述并联型有源电力滤波器的直流侧电压；以及双电容(120)，所述半桥斩波电路(112)通过电感与所述直流侧双电容(120)的中点电连接。其中，所述三相全桥逆变电路(111)由相互并联的三组桥臂构成，所述桥臂由两个串联的功率开关管构成，所述功率开关管由功率管和反并联二极管构成，以及所述三相全桥逆变电路(111)经由三相电感与所述三相四线电网系统电连接。其中，所述半桥斩波电路(112)由两个串联的功率开关管构成，所述功率开关管由功率管和反并联二极管构成。根据本专利技术又一方面提供的并联型有源电力滤波器还包括控制模块，所述控制模块其采用双闭环控制，内环为用于维持所述并联型有源电力滤波器直流侧电压稳定的电压环子模块(130)、以及外环为用于控制所述并联型有源电力滤波器的输出电流的电流环子模块(140)。其中，所述电压环子模块(130)与所述双电容(120)的两端直接或间接电连接。其中，所述电压环子模块(130)根据并联型有源电力滤波器的直流侧能量的变化来得到作为逆变器瞬时谐波补偿参考值的参考电流‘。根据本专利技术又一方面提供的并联型有源电力滤波器，所述电流环子模块(140)根据所述参考电流&来对所述并联型有源电力滤波器中三相全桥逆变电路(111)的输出电流进行控制。其中，所述电流环子模块(140)采用脉冲宽度调制控制。根据本专利技术又一方面提供的并联型有源电力滤波器，将作为逆变器瞬时谐波补偿参考值的参考电流&确定为与实际负载所需的电流值的差，其中，/表示所述电网的参考电流值，以及根据A和;^来算得<，\表示所述并联型有源电力滤波器的非线性负载端的电压值，;？〗表示所述并联型有源电力滤波器的有源电力滤波器的瞬时有功功率参考值来计算所述。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点相比传统并联型有源电力滤波器，本专利技术的并联型有源电力滤波器改变了传统的并联型有源电力滤波器的结构，例如，新增了半桥斩波电路112并采用了电感连接中性点钳位电路，使得根据本专利技术的并联型有源电力滤波器既能抵制三相四线制APF三相电流中的正序和负序谐波分量，又能补偿系统的零序谐波电流。更具体地，三相全桥逆变电路控制 111用于输出电流，半桥斩波电路112用于消除因零序电流引起的直流端电压波动，因此可以很好地实现直流端电压与电流控制的耦合，在三相四线有源电力滤波系统中具有实际应用价值。 此外，根据本专利技术的适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器还采用了双闭环控制的控制模式，其中，内环为电压环，其提供能量前馈控制直流端电压稳定，抑制零序电流扰动；外环为电流环，电流环采用PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation) 控制，这样的双闭环控制结构相比现有技术，能够更好地补偿电网谐波电流，并有效解决了三相四线系统中的三相不平衡问题。此外，在根据本专利技术的并联型有源电力滤波器中所采用的能量前馈计算参考电流的方法、从能量的方面考虑系统谐波、无功的补偿，三相不平衡的补偿，进一步提高了并联型有源电力滤波器的性能，对负载突变具有强鲁棒性，保证了系统稳定性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中图1是根据本专利技术第一实施例的适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器的结构示意图；图2是根据本专利技术第一实施例的并联型有源电力滤波器中一个开关脚的等效单级、双刀开关示意图；图3是根据本专利技术第二实施例的适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器的结构示意图；图4是根据本专利技术第二实施例的适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器的能量关系示意图；图5是根据本专利技术第二实施例的电压环能量前馈控制的示意图；图6是未采用根据本专利技术滤波器进行谐波补偿时、电网相电流、相电压及中线电流波形示意图；图7是采用了根据本专利技术滤波器进行谐波补偿时、电网相电流、相电压及中线电流波形示意图。具体实施例方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。第一实施例下面参考图1来说明本专利技术的第一实施例。图1是根据本专利技术第一实施例的适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器(下文中，也简称为有源电力滤波器)的结构示意图。如图1所示，有源电力滤波器，根据本实施例的适用于三相四线电网系统的有源电力滤波器包括三相全桥逆变电路111，其经由三相电感与三相四线电网系统电连接，以并网至三相四线电网系统。其中，三相全桥逆变电路111由相互并联的三组桥臂构成，每组桥臂均由两个串联的功率开关管构成，功率开关管由功率管和反并联二极管构成，每组单相桥逆变电路的中点分别电连接至交流电网中三条母线之一。根据本实施例的适用于三相四线电网系统的有源电力滤波器还包括与三相全桥逆变电路111相并联的半桥斩波电路112。该半桥斩波电路112用于控制有源电力滤波器的直流侧电压。优选地，该半桥斩波电路112与三相全桥逆变电路111不通过其它器件直接并联。该半桥斩波电路112可由本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器，其特征在于，包括：三相全桥逆变电路（１１１），其与所述三相四线电网系统电连接；半桥斩波电路（１１２），其与所述三相全桥逆变电路（１１１）相并联，用于控制所述并联型有源电力滤波器的直流侧电压；以及双电容（１２０），所述半桥斩波电路（１１２）通过电感与所述直流侧双电容（１２０）的中点电连接。
【技术特征摘要】
1.一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器，其特征在于，包括三相全桥逆变电路(111)，其与所述三相四线电网系统电连接；半桥斩波电路(112)，其与所述三相全桥逆变电路(111)相并联，用于控制所述并联型有源电力滤波器的直流侧电压；以及双电容(120)，所述半桥斩波电路(112)通过电感与所述直流侧双电容(120)的中点电连接。2.根据权利要求1所述的并联型有源电力滤波器，其特征在于，所述三相全桥逆变电路(111)由相互并联的三组桥臂构成，所述桥臂由两个串联的功率开关管构成，所述功率开关管由功率管和反并联二极管构成，以及所述三相全桥逆变电路(111)经由三相电感与所述三相四线电网系统电连接。3.根据权利要求1所述的并联型有源电力滤波器，其特征在于，所述半桥斩波电路(112)由两个串联的功率开关管构成，所述功率开关管由功率管和反并联二极管构成。4.根据权利要求1所述的并联型有源电力滤波器，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块其采用双闭环控制，内环为用于维持所述并联型有源电力滤波器直流侧电压稳定的电压环子模块(130)、以及外环为用于控制所述并联型有源电力滤波器...
【专利技术属性】
技术研发人员：董密，杨建，粟梅，孙尧，于晶荣，王辉，敖杰，肖亮，
申请(专利权)人：江西中能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：36
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