一種基于lcl濾波的多重化有源電力濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及了一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器,包括二重化的三相四橋臂變流器、三相LCL輸出濾波器和并聯(lián)電容，所述三相LCL輸出濾波器的輸出端與三相電網(wǎng)相連，三相LCL輸出濾波器的輸入端與三相四橋臂變流器的橋臂端口連接，所述三相四橋變流器零序橋臂通過濾波電感和三相電網(wǎng)零線相連接，三相四橋臂變流器的各組變流器的直流母線段分別與電容器兩端連接。通過采用該多重化有源電力濾波器，從而解決了三相四線制系統(tǒng)中的諧波和三相不平衡的問題。
【專利說明】—種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)諧波抑制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及了一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是功率半導體器件和電力電子變流技術(shù)的發(fā)展，使得各種電力電子裝置產(chǎn)品層出不窮，在各行各業(yè)得到了廣泛的應用。但是電力電子裝置都是非線性負載，在其運行中給電力系統(tǒng)供電質(zhì)量同樣也帶來了很大的危害，如諧波、電磁輻射等，不僅對公用電網(wǎng)造成污染，也惡化了其它用電設(shè)備的應用環(huán)境，尤其是近年來高精尖用電設(shè)備的大力增長，電能質(zhì)量惡化帶來的危害已經(jīng)到了不得不解決的地
止/J/ O
[0003]對于諧波抑制，目前最常用的補償裝置是無源濾波器，即LC濾波器。LC濾波器本質(zhì)上是一種頻域處理方法，將非正弦周期電流分解成傅里葉級數(shù)，對某些諧波進行吸收以達到諧波抑制的目的。這種補償裝置因其結(jié)構(gòu)簡單，運行維護方便，初期投入成本少，即可抑制諧波又可補償無功而一直被廣泛應用，但是LC濾波器參數(shù)的設(shè)計是針對諧波的頻率，智能濾除特定次諧波，而且易于電網(wǎng)阻抗發(fā)生串聯(lián)諧振，因此，其詬病也是不可忽略。
[0004]迄今為止，APF發(fā)展出來多種分類，根據(jù)與電網(wǎng)連接的方式一般分為串聯(lián)型APF和并聯(lián)型APF，其中以并聯(lián)型APF的研究及其應用最為廣泛。隨著負載功率的增大，相應的也需要APF的容量增大，對于大容量APF，若采用常規(guī)的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，則要求電力電子器件也需相應的容量等級。目前，電力電子器件隨著容量等級的增大而容許的器件開關(guān)頻率比較低，這會直接影響APF的補償效果。因此，在將APF應用在大功率的諧波源補償時，就面臨著器件開關(guān)頻率和功率等級之間的矛盾。
[0005]為解決大容量APF所使用的開關(guān)器件在容量和開關(guān)頻率之間的矛盾，一般有以下幾種解決方法:1)采用多電平級聯(lián)的主電路結(jié)構(gòu)；2)采用多重化主電路結(jié)構(gòu)；3)采用多個獨立的小容量APF并聯(lián)使用；4)采用APF和無源LC濾波器組成的混合有源濾波器。
[0006]并聯(lián)型APF交流側(cè)輸出電感式連接電網(wǎng)和APF的橋梁，直接影響補償電流的動態(tài)性能。若電感太大，補償電流變化慢，APF的動態(tài)性能不好；過電感太小，補償電流變化快，APF的動態(tài)性能高，但對功率器件的開關(guān)頻率要求較高，且補償電流中含有大量的高次諧波。
[0007]綜上所述，針對三相四線制系統(tǒng)中的諧波和三相不平衡的問題，利用APF對其進行治理和補償有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的就在于提供一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器，從而解決了大容量APF所使用的開關(guān)器件在容量和開關(guān)頻率之間的矛盾。[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器，應用于三相電網(wǎng)，包括二重化的三相四橋臂變流器、三相LCL輸出濾波器和并聯(lián)電容，所述三相LCL輸出濾波器的輸出端與三相電網(wǎng)相連,三相LCL輸出濾波器的輸入端與三相四橋臂變流器的橋臂端口連接，所述三相四橋變流器零序橋臂通過濾波電感和三相電網(wǎng)零線相連接，三相四橋臂變流器的各組變流器的直流母線段分別與電容器兩端連接。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述有源電力濾波器的綜合控制系統(tǒng)包括諧波電流檢測系統(tǒng)和補償電流跟蹤控制系統(tǒng)，所述諧波電流檢測系統(tǒng)由電壓和電流傳感器組成；所述補償電流跟蹤控制系統(tǒng)由數(shù)字信號處理器TMS320F28335、隔離驅(qū)動、開關(guān)電源組成。所述諧波電流檢測系統(tǒng)算法采用基于改進瞬時無功率理論ip-1q算法的特定次諧波電流檢測算法，所述補償電流跟蹤控制系統(tǒng)算法采用基于電壓環(huán)和電流環(huán)的雙閉環(huán)控制算法和載波移相PWM調(diào)制方法。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果: [0012]1、主電路采用二重化變流器，系統(tǒng)等效開關(guān)頻率為功率器件開關(guān)頻率的二倍；
[0013]2、采用LCL輸出濾波器，不僅能有效地濾除變流器的高頻開關(guān)紋波，而且相比較于傳統(tǒng)的L型濾波器大大減少了電感量，提高了系統(tǒng)的動態(tài)，節(jié)約了投入成本；
[0014]3、諧波檢測采用特定次諧波電流檢測算法，能分別檢測出三相四線制系統(tǒng)中的指定次不對稱諧波電流的正、負、零序分量，提高了諧波電流檢車的準確性和靈活性；
[0015]4、補償電流跟蹤控制電路采用瞬時電流負反饋修正的雙閉環(huán)控制策略，不僅提高了補償電流跟蹤控制的實時性和快速性，而且解決了多重化變流器直接的環(huán)流抑制問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為三相四線制并聯(lián)型多重化APF及三相四橋臂變流器拓撲結(jié)構(gòu)；
[0017]圖2為APF數(shù)學模型結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為三角載波移相PWM調(diào)制框圖；
[0019]圖4為瞬時環(huán)流電流負反饋修正的雙閉環(huán)控制框圖；
[0020]圖5為LCL濾波器拓撲結(jié)構(gòu)；
[0021]圖6為補償前后電網(wǎng)電流波形；
[0022]圖7為補償前后中線電流波形；
[0023]【具體實施方式】:
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0025]實施例:圖1為本發(fā)明的三相四線制并聯(lián)型多重化APF拓撲結(jié)構(gòu)及各并聯(lián)變流器的內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)。為了便于理解，圖2給出了本發(fā)明APF系統(tǒng)數(shù)學模型結(jié)構(gòu)圖。定義各個
橋臂的開關(guān)函數(shù)冬為:
[0026]
Jl上晉導通，下管關(guān)斷『.^ =|o,下管導通，上管關(guān)斷I
[0027]且變流器輸出電壓為:[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器，應用于三相電網(wǎng)，其特征在于:所述有源電力濾波器還包括二重化的三相四橋臂變流器、三相LCL輸出濾波器和并聯(lián)電容，所述三相LCL輸出濾波器的輸出端與三相電網(wǎng)相連，三相LCL輸出濾波器的輸入端與三相四橋臂變流器的橋臂端口連接，所述三相四橋變流器零序橋臂通過濾波電感和三相電網(wǎng)零線相連接，三相四橋臂變流器的各組變流器的直流母線段分別與電容器兩端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波的多重化有源電力濾波器，其特征在于:所述有源電力濾波器還包括諧波電流檢測系統(tǒng)和補償電流跟蹤控制系統(tǒng)，所述諧波電流檢測系統(tǒng)由電壓和電流傳感器組成；所述補償電流跟蹤控制系統(tǒng)由數(shù)字信號處理器TMS320F28335、隔離驅(qū)動、開關(guān)電源組成。
【文檔編號】H02J3/01GK203774790SQ201420104364
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】丁祖軍, 劉保連, 張宇林 申請人:淮陰工學院