一種有源電力濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子技術(shù)，具體設(shè)計一種有源電力濾波器(APF，ActivePower Fi 11er )，應用于三相四線制電力系統(tǒng)的諧波抑制和無功功率補償。
【背景技術(shù)】
[0002]APF是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功功率的電子裝置，能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功功率進行補償，可以克服LC濾波等傳統(tǒng)諧波抑制和無功功率補償方法的缺點。APF設(shè)置在電源和負載(即:待補償對象)之間，APF的原理包括:檢測待補償對象的電壓和電流，通過對電流進行處理來得到補償電流，將補償電流與待補償?shù)闹C波和無功功率進行抵消，最終得到期望的電源電流。在三相四線制電力系統(tǒng)的應用中，APF通常設(shè)置在三相四線制電源和非線性負載之間，包括與三相四線制電源和非線性負載連接的功率單元。常見的典型非線性負載有:軟啟動器(可控硅電機啟動器)；開關(guān)電源、不間斷電源(UPS，Uninterrupted Power Supply)、逆變元件、電池充電器；變頻控制的電機、起重機、電梯等；電子數(shù)據(jù)圖像設(shè)備，如電視等無線電發(fā)射設(shè)備，可控燈光設(shè)備；整流器等等。
[0003]我國380V電力系統(tǒng)一般為三相四線制電力系統(tǒng)，而負載(非線性負載)通常也為三相四線制，即存在中線。因而三相(U相、V相和W相)電流之和通常不為零，即存在零序電流，零序電流中既可能存在零序基波分量也可能存在零序諧波分量，此時傳統(tǒng)的采用三相三線制主電路的電力濾波器無法消除線路中的零序基波分量和零序諧波分量以及中線中的電流。在許多情況下，為了保持三相電流的平衡，在大型辦公樓中通常會在三相中合理分配負荷，使三相電流盡量平衡。但是由于單相負荷如計算機、工作站等信息設(shè)備的大量使用，以及大量設(shè)備是后來增加的，因此實際中要合理的分配三相負荷是很難做到的。所以在許多大型的辦公樓出現(xiàn)了三相電流嚴重不平衡，中線電流很大的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型解決現(xiàn)有三相四線制電力系統(tǒng)中存在的中線電流很大、三相電流嚴重不平衡的問題。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供如下的技術(shù)方案:一種有源電力濾波器，設(shè)置在三相四線制電源和非線性負載之間，包括與三相四線制電源和非線性負載連接的功率單元，其中，功率單元包括串聯(lián)的U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元，U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元具有相同的結(jié)構(gòu)并且分別連接到三相四線制電源的U相、V相和W相；U相功率單元包括七個端子、第一絕緣柵門極晶體管(IGBT，Insulated GateBipolar Translator)、第二 IGBT、第三 IGBT、第四 IGBT、電容 C9、電容 C1 和電容 Cll ;其中，端子H與端子F連接，端子B和端子D之間既通過電容CS相互連接又通過電容C9相互連接，端子B和端子H通過電容ClO連接，端子H和端子D通過電容Cll連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、端子A以及端子G連接在一起，端子B、端子E、第一 IGBT的集電極以及第三IGBT的集電極連接在一起，端子D、端子G、第二 IGBT的發(fā)射極以及第四IGBT的發(fā)射極連接在一起；u相功率單元的端子H連接到三相四線制電源的中線。
[0006]優(yōu)選的，所述有源電力濾波器還包括與W相功率單元的端子E、端子F和端子G連接的電阻Rz。
[0007]優(yōu)選的，所述有源電力濾波器還包括連接U相功率單元的端子B和端子D的吸收電容。
[0008]優(yōu)選的，所述有源電力濾波器還包括連接U相功率單元的端子B和端子H的第一直流電容，以及連接U相功率單元的端子H和端子D的第二直流電容。
[0009]本實用新型的有源電力濾波器利用多個IGBT混連成功率單元，為功率單元設(shè)置吸收電容C9和直流電容ClO和Cl I，為三相四線制電源的U向、V相和W相分別設(shè)置一個功率單元，并且將各個功率單元串聯(lián)在一起，使得三相四線制電源的中線電流都流經(jīng)直流側(cè)的吸收電容，然后進入各相電路，防止了中線電流過大，實現(xiàn)了三相電流的平衡。這種APF尤其適用于小容量系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本實用新型的APF的示意圖；圖2是圖1中一個功率單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0013]參見圖1和圖2，本實施例的有源電力濾波器，設(shè)置在三相四線制電源和非線性負載之間，包括與三相四線制電源和非線性負載連接的功率單元，其中，功率單元包括串聯(lián)的U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元，U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元具有相同的結(jié)構(gòu)并且分別連接到三相四線制電源的U相、V相和W相；u相功率單元包括七個端子、第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT、電容C9、電容ClO和電容Cll ;其中，端子H與端子F連接，端子B和端子D之間既通過電容CS相互連接又通過電容C9相互連接，端子B和端子H通過電容ClO連接，端子H和端子D通過電容Cll連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、端子A以及端子G連接在一起，端子B、端子E、第一 IGBT的集電極以及第三IGBT的集電極連接在一起，端子D、端子G、第二 IGBT的發(fā)射極以及第四IGBT的發(fā)射極連接在一起；U相功率單元的端子H連接到三相四線制電源的中線。
[0014]其中，U相功率單元和V相功率單元串聯(lián)是指:U相功率單元的端子E、端子F和端子G分別連接V相功率單元的端子B、端子H和端子D。V相功率單元和W相功率單元串聯(lián)是指:V相功率單元的端子E、端子F和端子G分別連接W相功率單元的端子B、端子H和端子D。上述有源電力濾波器的三個功率單元可以單獨制成模塊，在電路中可以預設(shè)插槽，組裝時將模塊安裝在插槽中即可，具有安裝方便的優(yōu)點。在單個功率單元中，電容ClO和電容Cll是直流電容，電容C9是配合電容ClO和電容Cll完成吸收功能(即分配中線電流)的吸收電容。
[0015]在優(yōu)選的實施方式中，所述有源電力濾波器還包括與W相功率單元的端子E、端子F和端子G連接的電阻Rz。在不設(shè)置電阻Rz時，W相功率單元的端子E、端子F和端子G連接在一起。
[0016]在優(yōu)選的實施方式中，所述有源電力濾波器還包括連接U相功率單元的端子B和端子D的吸收電容，即電容Cl、電容C2和電容C3，這些吸收電容起到均衡電流的作用。
[0017]在優(yōu)選的實施方式中，所述有源電力濾波器還包括連接U相功率單元的端子B和端子H的第一直流電容C4和C6，以及連接U相功率單元的端子H和端子D的第二直流電容C5和C7。其中，第一直流電容和第二直流電容相配合也起到均衡電流的作用。
[0018]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種有源電力濾波器，設(shè)置在三相四線制電源和非線性負載之間，包括與三相四線制電源和非線性負載連接的功率單元，其特征在于:功率單元包括串聯(lián)的U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元，U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元具有相同的結(jié)構(gòu)并且分別連接到三相四線制電源的U相、V相和W相；u相功率單元包括七個端子、第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT、電容C9、電容ClO和電容Cll ;其中，端子H與端子F連接，端子B和端子D之間既通過電容CS相互連接又通過電容C9相互連接，端子B和端子H通過電容ClO連接，端子H和端子D通過電容Cll連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、端子A以及端子G連接在一起，端子B、端子E、第一 IGBT的集電極以及第三IGBT的集電極連接在一起，端子D、端子G、第二 IGBT的發(fā)射極以及第四IGBT的發(fā)射極連接在一起；U相功率單元的端子H連接到三相四線制電源的中線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述有源電力濾波器，其特征在于:還包括與W相功率單元的端子E、端子F和端子G連接的電阻Rz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述有源電力濾波器，其特征在于:還包括連接U相功率單元的端子B和端子D的吸收電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述有源電力濾波器，其特征在于:還包括連接U相功率單元的端子B和端子H的第一直流電容，以及連接U相功率單元的端子H和端子D的第二直流電容。
【專利摘要】本實用新型涉及電力電子技術(shù)，提供了一種有源電力濾波器，設(shè)置在三相四線制電源和非線性負載之間，包括與三相四線制電源和非線性負載連接的功率單元；功率單元包括串聯(lián)的U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元，U相功率單元、V相功率單元和W相功率單元具有相同的結(jié)構(gòu)并且分別連接到三相四線制電源的U相、V相和W相；U相功率單元包括七個端子、四個絕緣柵門極晶體管；其中，端子H與端子F連接，端子B和端子D之間既通過電容C8相互連接又通過電容C9相互連接，端子B和端子H通過電容C10連接，端子H和端子D通過電容C11連接；U相功率單元的端子H連接到三相四線制電源的中線；能夠防止中線電流過大，實現(xiàn)了三相電流的平衡，使負載均衡。
【IPC分類】H02J3-01, H02J3-26, H02J3-18
【公開號】CN204441898
【申請?zhí)枴緾N201520102195
【發(fā)明人】韓龍剛, 姜玉毅
【申請人】河南華西科技集團新能源股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月13日