CN207732430U - 具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器 - Google Patents
具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，涉及有源电力滤波技术领域，包括有源滤波器主电路、电感模块、等效变换模块、检测模块、DSP控制模块、驱动模块。所述具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源电力滤波器，由三相三线制主电路产生的补偿电流通过等效变换模块引出中线，给由负载不平衡产生的零序电流提供了路径，从而保证了在三相负载不平衡时得到稳定对称的输出电压，进而达到抑制电网谐波的目的。与传统的三相四开关型有源滤波器相比，该装置可以在负载不平衡的情况下正常运行，而且主电路采用双降压式的接法，有效的避免了有源滤波器存在的桥臂直通的问题，提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力滤波器，具体涉及一种具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其是一种能够在负载不平衡的情况下依然能够正常运行的三相有源电力滤波器，属于有源滤波技术领域。
背景技术
随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量增加，严重影响了电能质量。谐波治理是电能质量问题的核心内容之一。有源电力滤波器作为一种动态补偿负载谐波的电力电子装置，因其响应速度快，补偿范围广，连接简单等优点，逐渐成为了提高电能质量、治理电网谐波的的主要方式。随着有源滤波器的发展，三相四开关型有源滤波器因其相对于传统的有源滤波器少使用了一路的开关管而受到了国内外学者的广泛重视，但是这种三相三线制的有源滤波器虽然经济，但是在负载不平衡的时候，三相电流也是不对称的，这样会导致三相电压之间存在耦合，得到不对称的三相电压。另外，三相四开关型有源滤波器因为只使用了四个开关管，所以死区设置的问题大大的影响了其补偿性能和利用率，但是不设置死区时间又会存在桥臂直通的问题，大大增加了有源滤波器故障的概率。因此，三相四开关型有源滤波器带不平衡负载能力和桥臂直通问题是当前研究急需解决的问题。
发明内容
本实用新型提供了一种具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，以克服上述现有技术的不足，并保证三相四开关型有源滤波器能够安全可靠的运行，较好的补偿电网谐波。
本实用新型的技术方案如下：
具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其特征在于：包括有源滤波器主电路(1)、电感模块(2)、等效变换模块(3)、检测模块(4)、DSP控制模块(5)、驱动模块(6)。
所述DSP控制模块(5)输入端经检测模块(4)与三相电网相连，输出端经驱动模块(6)与有源滤波器主电路(1)相连，所述等效变换模块(3)输入端通过电感模块(2)与有源滤波器主电路(1)相连，输出端与三相电网相连，所述有源滤波器主电路(1)输入端连接驱动模块(6)，输出端通过电感模块(2)与等效变换模块(3)同三相电网建立连接。
进一步，所述DSP控制模块(5)输入端经检测模块(4)与三相电网相连，输出端经驱动模块(6)与有源滤波器主电路(1)相连，检测模块(4)直接与三相电网相连将检测的电网电流谐波送入到DSP控制模块(5)，进而DSP控制模块(5)产生PWM脉冲通过驱动模块(6)控制有源滤波器主电路(1)中开关器件的通断，使有源滤波器主电路(1)产生相应的补偿电流。
进一步，所述有源滤波器主电路(1)输入端连接驱动模块(6)，输出端通过电感模块(2)与等效变换模块(3)同三相电网建立连接，有源滤波器主电路(1)产生的三相补偿电流通过电感模块(2)送入到等效变换模块(3)的输入端，进而在等效变换模块(3)的输出端引出了中线，使系统工作在三相四线制的模式，给由负载不平衡产生的零序电流提供了路径。
进一步，所述有源滤波器主电路(1)采用双降压式结构，即每个开关管都有外置二极管与其反并联，在驱动脉冲不设置死区的情况下，巧妙地避免了桥臂直通的问题，增加了有源滤波器的运行可靠性。
进一步，所述DSP控制模块(5)，具体是将指令电流与输出电流通过定环宽的滞环比较单元，得到相应的比较状态值，并通过对指令电压矢量的区域判断，由空间电压矢量选择逻辑输出一个合适的电压矢量，由DSP控制模块输出相应的PWM波，经驱动模块来控制有源滤波器主电路的开关器件的通断，使其输出与检测的谐波大小相等，方向相反的电流分量，达到控制ΔI的目的，使APF输出的补偿电流能够跟踪指令电流，进而电网电流与电网电压波形相一致，实现消除谐波的目的。
进一步，所述DSP控制模块(5)采用TI公司生产的TMS320F28335作为主控芯片。
进一步，所述驱动模块(6)采用HCNW3120隔离驱动芯片。
进一步，所述有源滤波器主电路(1)的开关器件选用富士公司生产的型号为IMBH50-060的IGBT。
相对于现有技术，本实用新型提出的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器具有以下效果：
本实用新型通过等效变换模块在输出端引出中线，给由不平衡负载产生的零序电流提供路径，从而保证了在负载不平衡的时候也能有稳定对称的三相电压输出；通过检测电网谐波让有源滤波器主电路产生与谐波电流大小相等，方向相反的控制电流，从而消除电网的谐波电流，使电网电流与电网电压波形一致，实现消除谐波的目的；通过在主电路的每个开关器件都反并联一个二极管，避免了传统有源滤波器存在的桥臂直通的问题，大大提高了运行可靠性。
附图说明：
图1是本实用新型所述的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器的原理结构图；
图中：1-有源滤波器主电路；2-电感模块；3-等效变换模块；4-检测模块；5-DSP控制模块；6-驱动模块。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1，本实用新型中具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器包括：包括有源滤波器主电路(1)、电感模块(2)、等效变换模块(3)、检测模块(4)、DSP控制模块(5)、驱动模块(6)。所述DSP控制模块(5)输入端经检测模块(4)与三相电网相连，输出端经驱动模块(6)与有源滤波器主电路(1)相连，所述等效变换模块(3)输入端通过电感模块(2)与有源滤波器主电路(1)相连，输出端与三相电网相连，所述有源滤波器主电路(1)输入端连接驱动模块(6)，输出端通过电感模块(2)与等效变换模块(3)同三相电网建立连接。
所述DSP控制模块(5)，具体是将指令电流与输出电流通过定环宽的滞环比较单元，得到相应的比较状态值，并通过对指令电压矢量的区域判断，由空间电压矢量选择逻辑输出一个合适的电压矢量，由DSP控制模块输出相应的PWM波，经驱动模块来控制有源滤波器主电路的开关器件的通断，使其输出与检测的谐波大小相等，方向相反的电流分量，达到控制ΔI的目的，使APF输出的补偿电流能够跟踪指令电流，进而电网电流与电网电压波形相一致，实现消除谐波的目的。
此外，所述有源滤波器主电路(1)的开关器件选用型号为IMBH50-060的IGBT；所述电感模块(2)由参数完全相同的6个电感组成；所述驱动模块(6)采用HCNW3120隔离驱动芯片；所述DSP控制模块(5)采用TI公司生产的TMS320F28335作为主控芯片。
通过以上描述可知，本实用新型的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，通过检测模块(4)将检测到的电网谐波电流送至DSP控制模块(5)，进而DSP控制模块(5)产生相应的PWM脉冲送至驱动模块(6)进行放大，放大后的开关信号控制有源滤波器主电路(1)中的开关器件通断，从而产生与所测谐波大小相等，方向相反的三相控制电流，三相控制电流经过电感模块(2)送至等效变换模块(3)，等效变换模块(3)在输出端引出中线，为由负载不平衡所产生的零序电流提供通路，从而保证在负载不平衡时得到稳定的三相对称电压，使有源滤波器在负载不平衡的情况下依然可以有效的补偿谐波电流，改善电能质量；有源滤波器主电路(1)为双降压式的三相四开关型结构，相对于传统的三相六开关有源滤波器节省了一路的开关器件，经济性大大提高，同时，还避免了桥臂直通的问题，提高了系统的运行电压和运行可靠性。
Claims (4)
1.具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其特征在于：包括有源滤波器主电路(1)、电感模块(2)、等效变换模块(3)、检测模块(4)、DSP控制模块(5)、驱动模块(6);其中，所述DSP控制模块(5)输入端经检测模块(4)与三相电网相连，输出端经驱动模块(6)与有源滤波器主电路(1)相连，所述等效变换模块(3)输入端通过电感模块(2)与有源滤波器主电路(1)相连，输出端与三相电网相连，所述有源滤波器主电路(1)输入端连接驱动模块(6)，输出端通过电感模块(2)与等效变换模块(3)同三相电网建立连接。
2.根据权利要求1所述的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其特征在于：所述DSP控制模块(5)输入端经检测模块(4)与三相电网相连，输出端经驱动模块(6)与有源滤波器主电路(1)相连;检测模块(4)直接与三相电网相连将检测的电网电流谐波送入到DSP控制模块(5)，进而DSP控制模块(5)产生PWM脉冲通过驱动模块(6)控制有源滤波器主电路(1)中开关器件的通断，使有源滤波器主电路(1)产生相应的补偿电流。
3.根据权利要求1所述的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其特征在于：所述有源滤波器主电路(1)输入端连接驱动模块(6)，输出端通过电感模块(2)与等效变换模块(3)同三相电网建立连接;有源滤波器主电路(1)产生的三相补偿电流通过电感模块(2)送入到等效变换模块(3)的输入端，进而在等效变换模块(3)的输出端引出了中线，使系统工作在三相四线制的模式，给由负载不平衡产生的零序电流提供了路径。
4.根据权利要求1所述的具有带不平衡负载能力的双降压式四开关型有源滤波器，其特征在于：所述DSP控制模块采用TI公司生产的TMS320F28335作为主控芯片；所述有源滤波器主电路的开关器件选用富士公司生产的型号为IMBH50-060的IGBT；所述驱动模块采用HCNW3120隔离驱动芯片。
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