專利名稱：單相、三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單相、三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，適用于高可靠 性要求的各種中、大功率用電系統(tǒng)，屬于電力諧波抑制技術領域。
背景技術：
在配電系統(tǒng)和配電網中，大量非線性負載的使用使電網存在電壓閃變、波動、頻 漂、三相不平衡、諧波等影響電能質量和效率的問題，尤其是以開關電源和交流調速設備為 代表的各種電力電子裝置的大量使用，對其他用戶產生擾動，威脅電網和用電設備的安全 運行，使得電力系統(tǒng)中無功功率和諧波補償成為迫切需要解決的問題。許多專家和學者一直在研究和開發(fā)動態(tài)可調裝置來解決電能質量的問題，其中具 有代表意義的是有源電力濾波器，國際上已經開始在工業(yè)和民用設備上廣泛使用有源電力 濾波器。在有源電力濾波器的各種類型中，占主導地位的是并聯型有源電力濾波器，迄今為 止并聯型有源電力濾波器發(fā)展了多種拓撲方式，基本組成單元主要采用雙開關管串聯的半 橋或全橋結構，開關管在高頻開關工作時可能引起橋臂直通的問題，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性與 可靠性，同時增加開關死區(qū)也會影響有源電力濾波器的濾波特性，其難以在高可靠性要求 的電網系統(tǒng)中得到廣泛應用。同時，對于半橋結構的有源濾波器，其直流側電容電壓利用率 僅為全橋結構有源濾波器的一半，這對有源電力濾波器的補償特性存在很大的影響。因此， 如何在不損失有源電力濾波器濾波特性的同時提高其可靠性，通過對有源電力濾波器的電 路拓撲和控制策略的改進以達到諧波抑制和無功補償的目的，對有源電力濾波器的發(fā)展與 應用有重要意義。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于以高可靠性要求的大容量電網系統(tǒng)為對象針對現有技術的不 足，提出一種單相、三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，通過將功率管與二極管串聯 組成橋臂單元，完全杜絕橋臂直通的危險，并能克服半橋結構的并聯型有源濾波器補償能 力不足，有效利用直流側電容電壓，提高有源電力濾波器的諧波補償特性。技術方案本發(fā)明為實現上述發(fā)明目的采用如下技術方案一種單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，所述有源電力濾波器與交流電網 的正負母線連接，所述交流電網的正負母線之間還包括濾波電感、非線性負載；所述交流電 網、非線性負載分別是單相電源和單相負載，其中有源電力濾波器的正輸出端分別與交流 電網的正母線、濾波電感的輸入端連接，濾波電感的輸出端與非線性負載的輸入端連接，非 線性負載的輸出端分別連接有源電力濾波器的負輸出端、交流電網的負母線；所述有源電力濾波器包括濾波器主電路、電壓電流檢測裝置、濾波器控制及驅動 電路；其中交流電網的正負母線、濾波電感的輸入端、非線性負載的輸出端、濾波器主電路的正輸出端、濾波器主電路的直流母線分別與電壓電流檢測裝置的輸入端連接，電壓電流 檢測裝置的輸出端與濾波器控制及驅動電路的輸入端連接，濾波器控制及驅動電路的輸出 端與濾波器主電路的輸入端連接；所述濾波器主電路包括交流側并聯電感電路、第一單功率管橋臂、第二單功率管 橋臂和直流側電容；其中，所述交流側并聯電感電路包括第一電感L1、第二電感L2、第三電 感“、第四電感L4 ；所述第一單功率管橋臂、第二單功率管橋臂分別包括兩個并聯的橋臂； 其中第一電感L1的一端、第二電感L2的一端相連作為濾波器主電路的正輸出端，第一電感 L1的另一端與第一單功率管橋臂中任一橋臂的中點相連，第二電感L2的另一端與第二單功 率管橋臂中任一橋臂的中點相連；第三電感L3的一端、第四電感L4的一端相連作為濾波器 主電路的負輸出端，第三電感L3的另一端與第一單功率管橋臂中的另一橋臂的中點相連， 第四電感L4的另一端與第二單功率管橋臂中的另一橋臂的中點相連；所述直流側電容的兩端分別連接濾波器主電路的正負直流母線。進一步地，上述單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的第一單功率管橋臂、 第二單功率管橋臂中的每個橋臂都分別包括一個MOS管和一個二極管。進一步地，上述單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的第一單功率管橋臂的 第一橋臂包括第一 MOS管S1、第一二極管D1，第二橋臂包括第三MOS管S3、第三二極管D3 ；其 中第一 MOS管S1的源極與第一二極管D1的陰極相連，第三MOS管S3的源極與第三二極管 D3的陰極相連；所述第二單功率管橋臂的第一橋臂包括第二肌3管S2、第二二極管D2，第二橋臂包 括第四MOS管S4、第四二極管D4 ；其中第二 MOS管S2的漏極與第二二極管D2的陽極連接， 第四MOS管S4的漏極與第四二極管D4的陽極連接；第一 MOS管S1、第三MOS管S3的漏極、第二二極管D2的陰極、第四二極管D4的陰 極分別與濾波器主電路的直流正母線連接，第二MOS管S2的源極、第四MOS管S4的源極、第 一二極管D1、第三二極管D3的陽極分別與濾波器主電路的直流負母線連接。進一步地，上述單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的電壓電流檢測裝置包 括η個電壓傳感器和m個電流傳感器，其中n、m均為正整數；所述濾波器控制及驅動電路包 括順序相連的諧波檢測運算電路、PWM電流控制電路以及驅動電路。進一步地，上述單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的交流側并聯電感電路 中的各電感的感值相同，其中第一電感L1和第二電感L2，第三電感L3和第四電感L4接入交 流電網的方式可以互換，第一單功率管橋臂、第二單功率管橋臂與交流側并聯電感電路的 連接方式可以互換。一種三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，所述有源電力濾波器與交流電網 的母線連接，所述交流電網是三相電源，所述交流電網的母線分別與三相濾波電感、三相負 載連接；其中有源電力濾波器的輸出端分別與三相電源的母線、三相濾波電感的輸入端連 接，三相濾波電感的輸出端與三相負載連接；所述有源電力濾波器包括濾波器主電路、電壓 電流檢測裝置、濾波器控制及驅動電路；其中三相電源的母線、三相濾波電感的輸入端、有 源濾波器主電路的輸出端、有源濾波器主電路的直流母線分別與電壓電流檢測裝置的輸入 端連接，電壓電流檢測裝置的輸出端與濾波器控制及驅動電路的輸入端連接，濾波器控制 及驅動電路的輸出端與濾波器主電路的輸入端連接；
所述濾波器主電路包括交流側并聯電感電路、第一單功率管橋臂、第二單功率管 橋臂和直流側電容；其中，所述交流側并聯電感電路包括第一 A相電感Lia、第二 A相電感L2a、第一 B相 電感Lib、第二 B相電感L2b、第一 C相電感L1C、第二 C相電感L2c所述第一單功率管橋臂、第 二單功率管橋臂分別包括三個并聯的橋臂；其中第一 A相電感Lia、第二 A相電感L2a的一端 相連作為濾波器主電路的A相輸出端，A相輸出端與所述三相電源的A相母線相連；第一 A 相電感Lia的另一端與第一單功率管橋臂中第一橋臂的中點相連，第二 A相電感L2a的另一 端與第二單功率管橋臂中第一橋臂的中點相連；所述第一 B相電感Lib、第二 B相電感L2b的一端相連作為濾波器主電路的B相輸 出端，B相輸出端與所述三相電源的B相母線相連；第一 B相電感Lib的另一端與第一單功 率管橋臂中第二橋臂的中點相連，第二B相電感L2b的另一端與第二單功率管橋臂中第二橋 臂的中點相連；所述第一 C相電感Lic、第二 C相電感L2c的一端相連作為濾波器主電路的C相輸 出端，C相輸出端與所述三相電源的C相母線相連；第一 C相電感Lic的另一端與第一單功 率管橋臂中第三橋臂的中點相連，第二 C相電感L2。的另一端與第二單功率管橋臂中第三橋 臂的中點相連；所述直流側電容的兩端分別連接濾波器主電路的正負直流母線。進一步地，上述三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的第一單功率管橋臂、 第二單功率管橋臂中的每個橋臂都分別包括一個MOS管和一個二極管。進一步地，上述三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的第一單功率管橋臂的 第一橋臂包括第一 A相MOS管Sia、第一 A相二極管Dia 第一單功率管橋臂的第二橋臂包括 第一 B相MOS管Sib、第一 B相二極管Dib ；第一單功率管橋臂的第三橋臂包括第一 C相MOS 管Sic、第一 C相二極管Dic ；其中第一 A相MOS管Sia的源極與第一 A相二極管Dia的陰極相 連，第一 B相MOS管Sib的源極與第一 B相二極管Dib的陰極相連，第一 C相MOS管Sic的源 極與第一 C相二極管Dic的陰極相連；所述第二單功率管橋臂的第一橋臂包括第二 A相MOS管S2a、第二 A相二極管D2a， 第二單功率管橋臂的第二橋臂包括第二 B相MOS管S2b、第二 B相二極管D2b，第二單功率管 橋臂的第三橋臂包括第二 C相MOS管S2。、第二 C相二極管D2。，其中第二 A相MOS管S2a的漏 極與第二 A相二極管D2a的陽極連接，第二 B相MOS管S2b的漏極與第二 B相二極管D2b的陽 極連接，第二 C相MOS管S2。的漏極與第二 C相二極管D2。的陽極連接；所述第一 A相MOS管Sia的漏極、第一 B相MOS管Sib的漏極、第一 C相MOS管Sic 的漏極、第二 A相二極管D2a的陰極、第二 B相二極管D2b的陰極、第二 C相二極管D2。的陰極 分別與濾波器主電路的直流正母線連接，所述第二 A相MOS管S2a的源極、第二 B相MOS管 S2b的源極、第二 C相MOS管S2。的源極、第一 A相二極管Dia的陽極、第一 B相二極管Dib的 陽極、第一 C相二極管Dm的陽極分別與濾波器主電路的直流負母線連接。進一步地，上述三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的電壓電流檢測裝置包 括η個電壓傳感器和m個電流傳感器，其中n、m均為正整數；所述濾波器控制及驅動電路包 括順序相連的諧波檢測運算電路、PWM電流控制電路以及驅動電路。進一步地，上述三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器的交流側并聯電感電路
7中的各電感的感值相同，其中第一 A相電感Lia與第二 A相電感L2a、第一 B相電感Lib與第 二 B相電感L2b、第一 C相電感Lic與第二 C相電感L2c接入交流電網的方式可以互換；第一 單功率管橋臂、第二單功率管橋臂與交流側并聯電感電路的連接方式可以互換。有益效果1、相對于傳統(tǒng)并聯型有源電力濾波器，在保證良好的諧波補償特性的同時能杜絕 橋臂直通的危險，從而提高有源電力濾波系統(tǒng)的可靠性；2、相對于傳統(tǒng)并聯型有源電力濾波器，能分別優(yōu)化功率開關管和功率二極管，從 而降低開關損耗，為進一步提高開關頻率創(chuàng)造條件，以便提高濾波器諧波補償特性；3、相對于半橋并聯型有源電力濾波器，能夠完全利用直流側電容電壓，提高有源 濾波器的補償特性，可應用于大容量場合。4、能廣泛用于單相電網系統(tǒng)和三相三線制電網系統(tǒng)的諧波治理。


圖1是本發(fā)明的單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器結構示意圖。圖中標號1-交流電網，2-濾波電感，3-負載，4-濾波器主電路，5-交流側并聯 雙電感，6-單功率管橋臂，7-交流側并聯雙電感二，8-直流側電容，9-電壓電流檢測裝置， 10-控制及其驅動電路。圖2是本發(fā)明的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器結構示意圖。圖中標號11-交流電網，22-濾波電感，33-負載，44-濾波器主電路，55-交流側 并聯雙電感，66-單功率管橋臂，77-交流側并聯雙電感二，88-直流側電容，99-電壓電流檢 測裝置，101-控制及其驅動電路。圖3是本發(fā)明應用于115V/400HZ電網的負載電流、補償電流、電網電流和電網電 壓仿真波形。
具體實施方案下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述實施例1 附圖1是本發(fā)明的單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器結構示意圖。交流電網1、非線性負載3分別是單相電源和單相負載；交流電網1正母線串接濾 波電感2后輸入非線性負載3 ；有源電力濾波器主電路4包括交流側并聯雙電感5、單功率 管橋臂一 6、單功率管橋臂二 7和直流側電容8四部分；交流側并聯雙電感5中并聯雙電感 U、L2 —端相連作為有源電力濾波器正輸出，與交流電網1正母線相連，其余兩端分別與單 功率管橋臂一 6中任一橋臂中點和單功率管橋臂二 7中任一橋臂中點相連；并聯雙電感L3、 L4 一端相連作為有源電力濾波器負輸出，與交流電網1負母線相連，其余兩端分別與單功率 管橋臂一 6中另一橋臂中點和單功率管橋臂二 7中另一橋臂中點相連；直流側電容8兩端 分別接有源電力濾波器正負直流母線；電壓電流檢測裝置9包括多個電壓傳感器和電流傳 感器，多輸入端分別與交流電網1正負母線、有源濾波器直流正負母線、非線性負載3、濾波 電感2輸入側和有源電力濾波器輸出側相連，輸出端與有源電力濾波器控制及其驅動電路 10相連；控制及其驅動電路10由諧波檢測運算電路、PWM電流控制和驅動電路構成，電壓電流檢測裝置9輸出信號通過諧波檢測運算電路得到補償電流參考信號，經過PWM電流控制 環(huán)節(jié)輸出控制信號，驅動電路對控制信號進行放大隔離，輸入到單功率管橋臂一 6和單功 率管橋臂二 7中MOS管柵極。其中，PWM電流控制環(huán)節(jié)也可引入倍頻調制技術，開關的等效 頻率為載波的二倍，有利于提高有源濾波器的補償特性。有源電力濾波器的交流輸出端產 生相應的諧波電流注入到交流電網1消除電網電流諧波。上述實施例中，單功率管橋臂一 6和單功率管橋臂二 7中每個橋臂都包括一個MOS 管和一個二極管；單功率管橋臂一 6中MOS管SpS3源極分別與二極管D1J3陰極相連，MOS 管S” S3漏極接直流正母線，二極管Dp D3陽極接負直流母線，S1和Dp S3和D3組成的兩個 橋臂的中點分別與交流側并聯雙電感5的L1和L2、L3和L4中任一電感一端相連；單功率管 橋臂二 7中MOS管S2、S4漏極分別與二極管D2、D4陽極相連，MOS管S2、S4源極接直流負母 線，二極管D2、D4陰極接直流正母線，S2和D2、S4和D4組成的兩個橋臂的中點分別與交流側 并聯雙電感5的L1和L2、L3和L4中另一電感一端相連。交流側并聯雙電感5中Lp L2, L3> L4感值相同，L1和L2、L3和L4接入交流電網的 方式可以互換，單功率管橋臂一和單功率管橋臂二與交流側并聯雙電感的連接方式可以互 換。實施例2 附圖2是本發(fā)明的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器結構示意圖。交流電 網11、非線性負載33分別是三相電源和三相負載；交流電網11的三相交流母線串接濾波 電感22后輸入非線性負載33。有源電力濾波器主電路44包括交流側并聯雙電感55、單功 率管橋臂一 66、單功率管橋臂二 77和直流側電容88四部分；交流側并聯雙電感55中a相 并聯雙電感L1A、L2A —端相連作為有源電力濾波器a相輸出，與交流電網Ila相母線相連，其 余兩端分別與a相單功率管橋臂一和單功率管橋臂二中點相連；b相并聯雙電感L1B、L2b 一 端相連作為有源電力濾波器b相輸出，與交流電網lib相母線相連，其余兩端分別與b相單 功率管橋臂一和單功率管橋臂二中點相連；c相并聯雙電感Lp L2c 一端相連作為有源電力 濾波器c相輸出，與交流電網Ilc相母線相連，其余兩端分別與c相單功率管橋臂一和單功 率管橋臂二中點相連；直流側電容88兩端分別接有源電力濾波器正負直流母線；電壓電流 檢測裝置99包括多個電壓傳感器和電流傳感器，多輸入端分別與交流電網11三相母線、有 源電力濾波器直流正負母線、非線性負載33濾波電感22三相輸入側和有源電力濾波器三 相輸出側相連，輸出端與有源電力濾波器控制及其驅動電路101相連；控制及其驅動電路 101由諧波檢測運算電路、PWM電流控制和驅動電路構成，電壓電流檢測裝置99輸出信號通 過諧波檢測運算電路得到補償電流參考信號，經過PWM電流控制環(huán)節(jié)輸出控制信號，驅動 電路對控制信號進行放大隔離，輸入到單功率管橋臂一 66和單功率管橋臂二 77的MOS管 柵極。有源電力濾波器的交流輸出端產生相應的諧波電流注入到電網消除電網電流諧波。上述實施例中，單功率管橋臂一 66和單功率管橋臂二 77中三相每個橋臂都包括 一個MOS管和一個二極管；單功率管橋臂一 66中MOS管S1A、S1B、S1C源極分別與二極管D1A、 D1B、D1C陰極相連，MOS管S1A、S1B、S1C漏極均接直流正母線，二極管D1A、D1B、D1C陽極均接直流 負母線；Sia和D1A、Sib和D1B、Sic和Dm組成的各相橋臂中點分別與交流側并聯雙電感55中 Lia和L2A、Lib和L2B、Lic和L2c中任一電感一端相連；單功率管橋臂二 77中MOS管S2A、S2B、 S2c漏極分別與二極管D2A、D2B、D2C陽極相連，MOS管S2A、S2B、S2。源極均接直流負母線，二極管D2A、D2b, D2c陰極均接直流正母線；S2a和D2A、S2b和D2B、S2c和D2c組成的各相橋臂中點分別與 交流側并聯雙電感55中Lia和L2A、Lib和L2B、Lic和L2c中另一電感一端相連。交流側并聯雙電感55中L1A、L2A、L1b、L2b, Lic, L2c感值均相等，Lia和L2A、Lib和L2B、 Lic和L2c接入交流電網11各相的方式可以互換，單功率管橋臂一 66和單功率管橋臂二 77 與交流側并聯雙電感55的連接方式可以互換。在MATLAB軟件環(huán)境下，對本發(fā)明建立了仿真模型，并進行了波形分析。附圖3是本 發(fā)明應用于115V/400HZ電網的負載電流、補償電流、電網電流和電網電壓仿真波形。通過 仿真發(fā)現本發(fā)明的電路拓撲具有良好的諧波補償特性，電網電流經過補償后不含有諧波和 無功分量，電網電流THD僅為1.22%，仿真結果表明本發(fā)明能夠較好實現電網諧波治理， 提高了有源電力濾波系統(tǒng)的運行可靠性。
權利要求
一種單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，所述有源電力濾波器與交流電網(1)的正負母線連接，所述交流電網(1)的正負母線之間還包括濾波電感(2)、非線性負載(3)；所述交流電網(1)、非線性負載(3)分別是單相電源和單相負載，其中有源電力濾波器的正輸出端分別與交流電網(1)的正母線、濾波電感(2)的輸入端連接，濾波電感(2)的輸出端與非線性負載(3)的輸入端連接，非線性負載(3)的輸出端分別連接有源電力濾波器的負輸出端、交流電網(1)的負母線；其特征在于所述有源電力濾波器包括濾波器主電路(4)、電壓電流檢測裝置(9)、濾波器控制及驅動電路(10)；其中交流電網(1)的正負母線、濾波電感(2)的輸入端、非線性負載(3)的輸出端、濾波器主電路(4)的正輸出端、濾波器主電路(4)的直流母線分別與電壓電流檢測裝置(9)的輸入端連接，電壓電流檢測裝置(9)的輸出端與濾波器控制及驅動電路(10)的輸入端連接，濾波器控制及驅動電路(10)的輸出端與濾波器主電路(4)的輸入端連接；所述濾波器主電路(4)包括交流側并聯電感電路(5)、第一單功率管橋臂(6)、第二單功率管橋臂(7)和直流側電容(8)；其中，所述交流側并聯電感電路(5)包括第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4；所述第一單功率管橋臂(6)、第二單功率管橋臂(7)分別包括兩個并聯的橋臂；其中第一電感L1的一端、第二電感L2的一端相連作為濾波器主電路(4)的正輸出端，第一電感L1的另一端與第一單功率管橋臂(6)中任一橋臂的中點相連，第二電感L2的另一端與第二單功率管橋臂(7)中任一橋臂的中點相連；第三電感L3的一端、第四電感L4的一端相連作為濾波器主電路(4)的負輸出端，第三電感L3的另一端與第一單功率管橋臂(6)中的另一橋臂的中點相連，第四電感L4的另一端與第二單功率管橋臂(7)中的另一橋臂的中點相連；所述直流側電容(8)的兩端分別連接濾波器主電路(4)的正負直流母線。
2.根據權利要求1所述的單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所 述第一單功率管橋臂(6)、第二單功率管橋臂(7)中的每個橋臂都分別包括一個MOS管和一 個二極管。
3.根據權利要求2所述的單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所述第一單功率管橋臂(6)的第一橋臂包括第一 MOS管S1、第一二極管D1，第二橋臂包 括第三MOS管S3、第三二極管D3 ；其中第一 MOS管S1的源極與第一二極管D1的陰極相連， 第三MOS管S3的源極與第三二極管D3的陰極相連；所述第二單功率管橋臂(7)的第一橋臂包括第二 MOS管S2、第二二極管D2，第二橋臂包 括第四MOS管S4、第四二極管D4 ；其中第二 MOS管S2的漏極與第二二極管D2的陽極連接， 第四MOS管S4的漏極與第四二極管D4的陽極連接；第一 MOS管S1、第三MOS管S3的漏極、第二二極管D2的陰極、第四二極管D4的陰極分 別與濾波器主電路(4)的直流正母線連接，第二MOS管S2的源極、第四MOS管S4的源極、第 一二極管D1、第三二極管D3的陽極分別與濾波器主電路(4)的直流負母線連接。
4.根據權利要求1所述的單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所 述電壓電流檢測裝置(9)包括η個電壓傳感器和m個電流傳感器，其中n、m均為正整數；所 述濾波器控制及驅動電路(10)包括順序相連的諧波檢測運算電路、PWM電流控制電路以及 驅動電路。
5.根據權利要求1所述 單相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所述交流側并聯電感電路(5)中的各電感的感值相同，其中第一電感L1和第二電感L2，第三 電感L3和第四電感L4接入交流電網(1)的方式可以互換，第一單功率管橋臂(6)、第二單 功率管橋臂(7)與交流側并聯電感電路(5)的連接方式可以互換。
6.一種三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，所述有源電力濾波器與交流電網 (11)的母線連接，所述交流電網(11)是三相電源，所述交流電網(11)的母線分別與三相濾 波電感(22)、三相負載(33)連接；其中有源電力濾波器的輸出端分別與三相電源的母線、 三相濾波電感(22)的輸入端連接，三相濾波電感(22)的輸出端與三相負載(33)連接；其 特征在于所述有源電力濾波器包括濾波器主電路(44)、電壓電流檢測裝置(99)、濾波器 控制及驅動電路(101)；其中三相電源的母線、三相濾波電感(22)的輸入端、有源濾波器主 電路(44)的輸出端、有源濾波器主電路(44)的直流母線分別與電壓電流檢測裝置(99)的 輸入端連接，電壓電流檢測裝置(99)的輸出端與濾波器控制及驅動電路(101)的輸入端連 接，濾波器控制及驅動電路(101)的輸出端與濾波器主電路(44)的輸入端連接；所述濾波器主電路(44)包括交流側并聯電感電路(55)、第一單功率管橋臂(66)、第二 單功率管橋臂(77)和直流側電容(88)；其中，所述交流側并聯電感電路(55)包括第一 A相電感Lia、第二 A相電感L2a、第一 B 相電感Lib、第二 B相電感L2b、第一 C相電感Lic、第二 C相電感L2c ；所述第一單功率管橋臂 (66)、第二單功率管橋臂(77)分別包括三個并聯的橋臂；其中第一 A相電感Lia、第二 A相 電感L2a的一端相連作為濾波器主電路(44)的A相輸出端，A相輸出端與所述三相電源的 A相母線相連；第一 A相電感Lia的另一端與第一單功率管橋臂(66)中第一橋臂的中點相 連，第二 A相電感L2a的另一端與第二單功率管橋臂(77)中第一橋臂的中點相連；所述第一 B相電感Lib、第二 B相電感L2b的一端相連作為濾波器主電路(44)的B相輸 出端，B相輸出端與所述三相電源的B相母線相連；第一B相電感Lib的另一端與第一單功率 管橋臂(66)中第二橋臂的中點相連，第二 B相電感L2b的另一端與第二單功率管橋臂(77) 中第二橋臂的中點相連；所述第一 C相電感L1C、第二 C相電感L2c的一端相連作為濾波器主電路(44)的C相輸 出端，C相輸出端與所述三相電源的C相母線相連；第一 C相電感Lic的另一端與第一單功率 管橋臂(66)中第三橋臂的中點相連，第二 C相電感L2。的另一端與第二單功率管橋臂(77) 中第三橋臂的中點相連；所述直流側電容(88)的兩端分別連接濾波器主電路(44)的正負直流母線。
7.根據權利要求6所述的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所述第一單功率管橋臂(66)、第二單功率管橋臂(77)中的每個橋臂都分別包括一個 MOS管和一個二極管。
8.根據權利要求7所述的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所述第一單功率管橋臂(66)的第一橋臂包括第一 A相MOS管Sia、第一 A相二極管Dia; 第一單功率管橋臂(66)的第二橋臂包括第一 B相MOS管Sib、第一 B相二極管Dib ；第一單 功率管橋臂(66)的第三橋臂包括第一 C相MOS管S1C、第一 C相二極管Dic ；其中第一 A相 MOS管Sia的源極與第一 A相二極管Dia的陰極相連，第一 B相MOS管Sib的源極與第一 B相 二極管Dib的陰極相連，第一 C相MOS管Sic的源極與第一 C相二極管Dic的陰極相連；所述第二單功率管橋臂(77)的第一橋臂包括第二 A相MOS管S2a、第二 A相二極管D2a，第二單功率管橋臂(77)的第二橋臂包括第二 B相MOS管S2b、第二 B相二極管D2b，第二單功 率管橋臂(77)的第三橋臂包括第二 C相MOS管S2c、第二 C相二極管D2c，其中第二 A相MOS 管S2a的漏極與第二 A相二極管D2a的陽極連接，第二 B相MOS管S2b的漏極與第二 B相二極 管D2b的陽極連接，第二 C相MOS管S2。的漏極與第二 C相二極管D2。的陽極連接；所述第一 A相MOS管Sia的漏極、第一 B相MOS管Sib的漏極、第一 C相MOS管Sie的漏 極、第二 A相二極管D2a的陰極、第二 B相二極管D2b的陰極、第二 C相二極管D2。的陰極分 別與濾波器主電路(44)的直流正母線連接，所述第二 A相MOS管S2a的源極、第二 B相MOS 管S2b的源極、第二 C相MOS管S2。的源極、第一 A相二極管Dia的陽極、第一 B相二極管Dib 的陽極、第一 C相二極管D1。的陽極分別與濾波器主電路(44)的直流負母線連接。
9.根據權利要求6所述的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所 述電壓電流檢測裝置(99)包括η個電壓傳感器和m個電流傳感器，其中n、m均為正整數； 所述濾波器控制及驅動電路(101)包括順序相連的諧波檢測運算電路、PWM電流控制電路 以及驅動電路。
10.根據權利要求6所述的三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，其特征在于所 述交流側并聯電感電路(55)中的各電感的感值相同，其中第一 A相電感Lia與第二 A相電 感L2a、第一 B相電感Lib與第二 B相電感L2b、第一 C相電感Lic與第二 C相電感L2c接入交 流電網(11)的方式可以互換；第一單功率管橋臂(66)、第二單功率管橋臂(77)與交流側 并聯電感電路(55)的連接方式可以互換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單相、三相雙降壓式全橋并聯型有源電力濾波器，屬于電力諧波抑制技術領域。本發(fā)明分別包括適用于單相電網系統(tǒng)和三相四線制電網系統(tǒng)兩種結構；本發(fā)明包括由單功率管和二極管組成的橋臂、交流側并聯雙電感以及直流側電容，它不僅電路結構簡單，控制及驅動容易實現，而且兼有優(yōu)異的濾波性能，同時因其單功率管橋臂的特殊結構能夠杜絕橋臂直通的問題，提高有源濾波器工作的可靠性。本發(fā)明可廣泛適用于系統(tǒng)可靠性要求高、容量大的電網的諧波治理，如航空、航天、醫(yī)療機構、高精儀器制造等。
文檔編號H02J3/01GK101938127SQ20101025522
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權日2010年8月17日
發(fā)明者石磊, 陳仲, 陳淼 申請人:南京航空航天大學