專利名稱：基于倍頻spwm控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，屬于 電力諧波抑制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增大，對電網(wǎng)無功功率 補(bǔ)償?shù)囊笈c日俱增。特別是如軋機(jī)、電弧爐等沖擊、非線性負(fù)荷的不斷增加，加上電力電 子技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得電網(wǎng)發(fā)生了電壓波形畸變、電壓波動閃變和三相不平衡等問題，產(chǎn) 生電能質(zhì)量降低、網(wǎng)絡(luò)損耗嚴(yán)重等不良影響。有源電力濾波器作為諧波及無功濾除裝置的發(fā)展趨勢之一，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、諧波及 無功檢測和電流控制策略受到了廣泛研究。比較兩種主流型有源電力濾波器拓?fù)洹霕?型和全橋型結(jié)構(gòu)，半橋結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，但表現(xiàn)出直流側(cè)電容電壓利用率低， 補(bǔ)償特性一般，功率器件電壓容量等級要求高等不可忽視的缺點(diǎn)，使得全橋型拓?fù)涓邇?yōu) 勢，更為研究人員所關(guān)注。為了提高全橋型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源電力濾波器的系統(tǒng)可靠性，控制 驅(qū)動環(huán)節(jié)不可避免需要增加一定的死區(qū)時間，影響補(bǔ)償性能。而且，隨著開關(guān)頻率的增加， 有源電力濾波器的補(bǔ)償性能會得到提升。因此在解決大容量的電網(wǎng)諧波及無功補(bǔ)償問題 時，往往采取多級并聯(lián)或級聯(lián)等手段來緩解功率管開關(guān)頻率在容量上的矛盾，以便得到更 優(yōu)的補(bǔ)償特性，這會帶來成本的增加和控制的更為復(fù)雜。雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波 器的功率管控制不需要死區(qū)時間，可完全杜絕橋臂直通問題，提高系統(tǒng)可靠性，同時功率管 體二極管的剝離，降低了功率管開關(guān)損耗，有益開關(guān)頻率的提高。將常規(guī)的全橋型結(jié)構(gòu)的控 制策略應(yīng)用于雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器會造成電感出現(xiàn)環(huán)流，雖然對有源電力濾 波器的補(bǔ)償特性影響不大，但會帶來不必要的損耗，考慮到系統(tǒng)安全可靠性也不允許。因此 如何減少雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的運(yùn)行損耗，提高其裝置效率，避免過熱引起 設(shè)備安全性等問題有一定現(xiàn)實(shí)意義?？紤]全橋型結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器控制策略已經(jīng)采用 倍頻技術(shù)，有利于提高功率管等效開關(guān)頻率，從而帶來濾波特性的優(yōu)勢，雙降壓全橋并聯(lián)型 有源電力濾波器雖然有其特殊結(jié)構(gòu)，如何引進(jìn)這種先進(jìn)技術(shù)對其實(shí)際應(yīng)用同樣十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于以雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器為對象，針對其控制技術(shù) 存在的不足，提出一種SPWM半波倍頻控制系統(tǒng)，避免有源電力濾波器工作時交流側(cè)并聯(lián)雙 電感環(huán)流側(cè)存在，并能緩解功率管開關(guān)頻率與容量的矛盾，有利于降低有源濾波器系統(tǒng)損 耗，提高系統(tǒng)效率和濾波性能。技術(shù)方案本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案一種基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，包括濾波器主電路、采樣電路和控制及驅(qū)動電路；所述濾波器主電路的輸入端分別與電網(wǎng)正母線、非線性負(fù) 載的一端連接，濾波器主電路的輸出端分別與非線性負(fù)載的另一端、電網(wǎng)的負(fù)母線連接，采 樣電路的輸入端分別與濾波器主電路、電網(wǎng)側(cè)電路連接，用于采集電流、電壓的采樣值；控 制及驅(qū)動電路包括無功檢測環(huán)、電壓環(huán)、電流環(huán)、邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)；其中無功檢測環(huán) 的第一輸入端、電壓環(huán)的輸入端、電流環(huán)的第一輸入端分別與采樣電路的輸出端連接；電壓 環(huán)的輸出端與無功檢測環(huán)的第二輸入端連接，無功檢測環(huán)的輸出端與電流環(huán)的第二輸入端 連接；電流環(huán)的輸出端與邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)輸入端連接，邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)的輸 出端與濾波器主電路連接。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的濾波 器主電路包括交流側(cè)并聯(lián)電感電路、第一單功率管橋臂、第二單功率管橋臂和直流側(cè)電容; 其中交流側(cè)并聯(lián)電感電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第四電感；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(lián)的橋臂；其中第一電感的一端、第二電感的一 端相連作為濾波器主電路的正輸入端，第一電感的另一端與第一單功率管橋臂中任一橋臂 的中點(diǎn)相連，第二電感的另一端與第二單功率管橋臂中任一橋臂的中點(diǎn)相連；第三電感的 一端、第四電感的一端相連作為濾波器主電路的負(fù)輸出端，第三電感的另一端與第一單功 率管橋臂中的另一橋臂的中點(diǎn)相連，第四電感的另一端與第二單功率管橋臂中的另一橋臂 的中點(diǎn)相連；所述直流側(cè)電容的兩端分別連接濾波器主電路的正負(fù)直流母線；所述采樣電路包括負(fù)載電流采樣CT1、補(bǔ)償電流采樣CT2和電網(wǎng)電壓采樣VT1、直 流側(cè)電容電壓采樣VT2 ；其中所述直流側(cè)電容電壓采樣VT2的采樣值輸入至電壓環(huán)的輸入 端；所述負(fù)載電流采樣CTl的采樣值、電網(wǎng)電壓采樣VTl的采樣值分別輸入諧波及無功檢測 電路的第一輸入端；所述補(bǔ)償電流采樣CT2的采樣值輸入電流環(huán)的第一輸入端。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)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功率管、第一二極管，第二橋臂包括第三功率管、第三二 極管；其中第一功率管的源極與第一二極管的陰極相連，第三功率管的源極與第三二極管 的陰極相連；所述第二單功率管橋臂的第一橋臂包括第二功率管、第二二極管，第二橋臂包括 第四功率管、第四二極管；其中第二功率管的漏極與第二二極管的陽極連接，第四功率管的 漏極與第四二極管的陽極連接；第一功率管、第三功率管的漏極、第二二極管的陰極、第四二極管的陰極分別與 濾波器主電路的直流正母線連接，第二功率管的源極、第四功率管的源極、第一二極管、第 三二極管的陽極分別與濾波器主電路的直流負(fù)母線連接。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的電壓 環(huán)包括第三減法器、電壓調(diào)節(jié)器；其中直流側(cè)電壓參考值、直流側(cè)電容電壓采樣VT2的采樣 值分別輸入所述第三減法器的正、負(fù)輸入端，第三減法器的輸出端輸出電壓誤差值輸入至 電壓調(diào)節(jié)器的輸入端，電壓調(diào)節(jié)器的輸出端與諧波及無功檢測電路的第二輸入端連接。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的諧波 及無功檢測環(huán)包括第一乘法器、低通濾波器、加法器、第二乘法器、第二減法器、鎖相環(huán)、比 例系數(shù)調(diào)節(jié)器；其中所述第一乘法器的輸入端作為諧波及無功檢測環(huán)的第一輸入端，第一 乘法器的輸出端連接低通濾波器的輸入端；低通濾波器的輸出端與加法器的第一輸入端連接，加法器的第二輸入端作為諧波及無功檢測電路的第二輸入端與電壓環(huán)的輸出端連接； 加法器的輸出端連接比例系數(shù)調(diào)節(jié)器的輸入端，比例系數(shù)調(diào)節(jié)器的輸出端連接第二乘法器 的第一輸入端；電網(wǎng)電壓VTl的采樣值輸入鎖相環(huán)后得到同步單位電網(wǎng)電壓輸入第二乘法 器的第二輸入端；第二乘法器的輸出端連接第二減法器的正輸入端；負(fù)載電流CTl的采樣 值輸入第二減法器的負(fù)輸入端；第二減法器的輸出端作為諧波及無功檢測環(huán)的輸出端，輸 出諧波及無功電流與電流環(huán)的第二輸入端連接。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的電流 環(huán)包括第四減法器、電流調(diào)節(jié)器、過零比較器、第二比較器和第三比較器；其中諧波及無功 檢測環(huán)的輸出端、補(bǔ)償電流CT2的采樣值分別連接第四減法器的正、負(fù)輸入端；第四減法器 的輸出端連接電流調(diào)節(jié)器的輸入端；電流調(diào)節(jié)器的輸出端分別接入第二比較器、第三比較 器的正輸入端，第二比較器、第三比較器的負(fù)輸入端分別接等頻等幅反相的三角載波；過零 比較器的正輸入端接諧波及無功檢測環(huán)的輸出端；過零比較器、第二比較器、第三比較器的輸出端分別與邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)的 輸入端連接。進(jìn)一步地，上述基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的邏輯 控制及隔離驅(qū)動環(huán)包括三個非門、四個與門以及四個隔離驅(qū)動；其中三個非門分別為第一 非門、第二非門、第三非門，四個與門分別為第一與門、第二與門、第三與門、第四與門，四個 隔離驅(qū)動分別為第一隔離驅(qū)動、第二隔離驅(qū)動、第三隔離驅(qū)動、第四隔離驅(qū)動；其中所述過零比較器的輸出端分別與第一非門、第二與門、第三與門的輸入端連 接；所述第二比較器的輸出端分別與第二非門、第三與門的輸入端連接；所述第三比較器 的輸出端分別第三非門、第二與門的輸入端連接；所述第一非門的輸出端分別與第一與門、 第四與門的輸入端連接；所述第二非門的輸出端連接第四與門的輸入端，所述第三非門的 輸出端連接第一與門的輸入端；所述四個與門的輸出端分別連接所述四個隔離驅(qū)動的輸入 端，所述四個隔離驅(qū)動的輸出端分別輸出驅(qū)動信號至濾波器主電路中的四個功率管。有益效果1、本發(fā)明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，控制容易，易于實(shí)現(xiàn)；2、本發(fā)明的單管橋臂結(jié)構(gòu)將體二極管從功率管分離開，能分別優(yōu)化功率開關(guān)管和 功率二極管，為進(jìn)一步提高開關(guān)頻率創(chuàng)造條件，以便提高濾波器諧波補(bǔ)償特性；3、本發(fā)明相對于傳統(tǒng)并聯(lián)型有源電力濾波器，能杜絕橋臂直通的危險，系統(tǒng)可靠 性高；4、本發(fā)明能避免交流側(cè)并聯(lián)雙電感間環(huán)流的產(chǎn)生，降低有源濾波器系統(tǒng)損耗，提 高系統(tǒng)效率；實(shí)際開關(guān)頻率不變，提高等效開關(guān)頻率，優(yōu)化了有源電力濾波器補(bǔ)償特性。


圖1是本發(fā)明的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2本發(fā)明的單相雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的控制原理示意圖。圖3是本發(fā)明應(yīng)用于115V/400HZ電網(wǎng)的負(fù)載電流、補(bǔ)償電流、電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電 壓的仿真波形。
圖4是本發(fā)明應(yīng)用于115V/400HZ電網(wǎng)的驅(qū)動信號和電感電流仿真波形。圖中標(biāo)號1、濾波器主電路，2、采樣電路，3、控制及驅(qū)動電路，4、諧波及無功檢測 環(huán)，5、電壓環(huán)，6、電流環(huán)，7、邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，本發(fā)明的有源電力濾波器包括濾波器主電路1、采樣電路2和控制及 驅(qū)動電路3 ；濾波器主電路1與電網(wǎng)連接，采樣電路2的輸入端分別與濾波器主電路1、電網(wǎng) 側(cè)電路連接，用于采集電流、電壓的采樣值；控制及驅(qū)動電路3包括無功檢測環(huán)4、電壓環(huán)5、 電流環(huán)6、邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7 ；其中無功檢測環(huán)4的第一輸入端、電壓環(huán)5的輸入端、 電流環(huán)6的第一輸入端分別與采樣電路2的輸出端連接；電壓環(huán)5的輸出端與無功檢測環(huán) 4的第二輸入端連接，無功檢測環(huán)4的輸出端與電流環(huán)6的第二輸入端連接；電流環(huán)6的輸 出端與邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7輸入端連接，邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7的輸出端與濾波器 主電路1連接。如圖2所示，本發(fā)明的單相雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器的控制原理示意 圖，主電路1由兩組交流側(cè)并聯(lián)雙電感L1和L2、L3和L4,四組單功率管橋臂SA、S2D2、S3D3、 S4D4以及直流側(cè)電容(C)。采樣電路2包括負(fù)載電流采樣CT1、補(bǔ)償電流采樣CT2和電網(wǎng)電 壓采樣VTl、直流側(cè)電容電壓采樣VT2?？刂萍膀?qū)動電路3包括諧波及無功檢測環(huán)4、電壓環(huán) 5、電流環(huán)6和邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7，諧波及無功檢測環(huán)4輸入為電壓環(huán)5輸出、CTl負(fù) 載電流采樣值I和VTl電網(wǎng)電壓采樣值us，其輸出接入電流環(huán)6 ；電流環(huán)6輸入為諧波及無 功檢測電路4輸出和CT2采樣值，其輸出三個信號分別接入邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7 ；邏輯 控制及隔離驅(qū)動環(huán)7輸入為電流環(huán)6三個輸出信號，其輸出接入主電路1功率管柵極。諧波及無功檢測環(huán)4利用瞬時功率算法，將CTl負(fù)載電流采樣值k和VTl電網(wǎng)電 壓采樣值％輸入乘法器M1,輸出負(fù)載瞬時功率，然后經(jīng)過低通濾波器LPF濾除瞬時無功及諧 波功率后得到瞬時有功功率，將低通濾波器LPF輸出接入加法器B1輸入之一另一輸入接電 壓環(huán)5輸出，加法器B1輸出乘以比例系數(shù)K (K取電網(wǎng)電壓最大值Um倒數(shù)的2倍)后得到的 基波有功電流有效值，作為乘法器M2—個輸入，VTl電網(wǎng)電壓采樣值us輸入鎖相環(huán)PLL后 得到同步單位電網(wǎng)電壓作為乘法器M2另一個輸入，乘法器M2輸出為基波有功電流，將其和 CTl負(fù)載電流采樣值k分別接入減法器B2正負(fù)輸入，減法器B2輸出為諧波及無功電流，即 補(bǔ)償電流基準(zhǔn)。電壓環(huán)5中，減法器B3正負(fù)輸入分別接直流側(cè)電壓參考VMf和VT2直流側(cè)電容電 壓采樣值\，減法器B3輸出電壓誤差接入電壓調(diào)節(jié)器PI，電壓調(diào)節(jié)器PI輸出作為加法器B1 另一個輸入，以保持直流側(cè)電容電壓恒定。電流環(huán)6中，減法器B4正負(fù)輸入分別接諧波及無功檢測環(huán)4輸出和CT2補(bǔ)償電流 采樣值ie，減法器B4輸出補(bǔ)償電流誤差接入電流調(diào)節(jié)器P，電流調(diào)節(jié)器P輸出調(diào)制波分別接 入比較器J2和比較器J3正輸入，兩個比較器負(fù)輸入分別接等頻等幅反相的三角載波，分別 與調(diào)制波比較后比較器J3輸出功率管S1和S2的SPWM控制信號，比較器J2輸出功率管S3和 S4的SPWM控制信號；過零比較器J1正輸入接諧波及無功檢測環(huán)4輸出，輸出半波邏輯控制 信號。
邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)7用以分配SPWM信號，產(chǎn)生驅(qū)動信號，當(dāng)過零比較器J1輸 出半波邏輯控制信號大于零時(即補(bǔ)償電流基準(zhǔn)的極性大于零)，過零比較器J1輸出接入 非門F1后產(chǎn)生信號將與門Y1和與門Y4信號封鎖，僅控制功率管S2和S3 ；反之，當(dāng)過零比較 器J1輸出半波邏輯控制信號等于零時(即補(bǔ)償電流基準(zhǔn)的極性小于零)，過零比較器J1輸 出將與門Y2和Y3信號封鎖，僅控制功率管S1和S4 ；比較器J2輸出分別接入非門F2和與門 Y3，非門F2輸出接入與門Y4 ；比較器J3輸出分別接入非門F3和與門Y2，非門F3輸出接入與 門Y1 ；與門YpY2、Y3、Y4輸出分別接隔離驅(qū)動DRpDR2JRy DR4，最后得到濾波器主電路1中 功率管Sp S2, S3> S4的驅(qū)動信號。本發(fā)明的SPWM半波倍頻控制方法的原理是使雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器 工作在兩種工作模態(tài)在補(bǔ)償電流大于零時，橋臂S2D2和S3D3參與工作；在補(bǔ)償電流小于零 時，橋臂S1D1和S4D4參與工作，兩種模態(tài)互補(bǔ)工作。電流控制策略采用SPWM控制方式，調(diào)制 波始終保持不變，橋臂S1D1和S2D2的調(diào)制共用一個三角載波，S3D3和S4D4的調(diào)制共用另外一 個三角載波，兩個三角載波同頻同幅反相，使得補(bǔ)償電流每半波中都會出現(xiàn)零和正負(fù)直流 側(cè)電壓三個電位，實(shí)際開關(guān)頻率不變，增加等效開關(guān)頻率，有利于提高有源電力濾波器的補(bǔ) 償特性。附圖3是本發(fā)明應(yīng)用于115V/400HZ電網(wǎng)的負(fù)載電流、補(bǔ)償電流、電網(wǎng)電流和電網(wǎng) 電壓的仿真波形。通過仿真發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的電路拓?fù)渚哂辛己玫闹C波補(bǔ)償特性，電網(wǎng)電流經(jīng) 過補(bǔ)償后基本不含有諧波和無功分量，電網(wǎng)電流THD僅為2. 75%。附圖4是本發(fā)明應(yīng)用于115V/400HZ電網(wǎng)的驅(qū)動信號和電感電流仿真波形。由驅(qū) 動和電感的電流可以得知，每個橋臂均只在補(bǔ)償電流單極性半波互補(bǔ)工作，不會出現(xiàn)環(huán)流 情況。單相雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用于115V/400HZ電網(wǎng)，電流控制策略 分別采用本發(fā)明的SPWM半波控制技術(shù)和SPWM半波倍頻控制技術(shù)，對補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流波 形THD進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)采用兩種控制方式后，諧波及無功電流都得到較好了補(bǔ)償，但是采用 本發(fā)明SPWM半波倍頻控制技術(shù)的電網(wǎng)電流THD值要優(yōu)于前者，分別為5. 21%和2. 75%。仿真結(jié)果表明本發(fā)明能夠較好實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波治理，降低有源電力濾波系統(tǒng)的損 耗，并且能夠提高其濾波效果。
權(quán)利要求
一種基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，包括濾波器主電路(1)、采樣電路(2)和控制及驅(qū)動電路(3)；所述濾波器主電路(1)的輸入端分別與電網(wǎng)正母線、非線性負(fù)載的一端連接，濾波器主電路(1)的輸出端分別與非線性負(fù)載的另一端、電網(wǎng)的負(fù)母線連接，采樣電路(2)的輸入端分別與濾波器主電路(1)、電網(wǎng)側(cè)電路連接，用于采集電流、電壓的采樣值；其特征在于所述控制及驅(qū)動電路(3)包括無功檢測環(huán)(4)、電壓環(huán)(5)、電流環(huán)(6)、邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)；其中無功檢測環(huán)(4)的第一輸入端、電壓環(huán)(5)的輸入端、電流環(huán)(6)的第一輸入端分別與采樣電路(2)的輸出端連接；電壓環(huán)(5)的輸出端與無功檢測環(huán)(4)的第二輸入端連接，無功檢測環(huán)(4)的輸出端與電流環(huán)(6)的第二輸入端連接；電流環(huán)(6)的輸出端與邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)輸入端連接，邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)的輸出端與濾波器主電路(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，其 特征在于所述濾波器主電路(1)包括交流側(cè)并聯(lián)電感電路、第一單功率管橋臂、第二單功 率管橋臂和直流側(cè)電容C ；其中交流側(cè)并聯(lián)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(lián)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(1)的正輸入端，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(diǎn)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(diǎn)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(1)的負(fù)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(diǎn)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(diǎn)相連；所述直流側(cè) 電容C的兩端分別連接濾波器主電路(1)的正負(fù)直流母線；所述采樣電路(2)包括負(fù)載電流采樣CT1、補(bǔ)償電流采樣CT2和電網(wǎng)電壓采樣VT1、直 流側(cè)電容電壓采樣VT2 ；其中所述直流側(cè)電容電壓采樣VT2的采樣值(Vc)輸入至電壓環(huán) (5)的輸入端；所述負(fù)載電流采樣CTl的采樣值(ij、電網(wǎng)電壓采樣VTl的采樣值(Us)分別 輸入諧波及無功檢測電路(4)的第一輸入端；所述補(bǔ)償電流采樣CT2的采樣值(ic)輸入電 流環(huán)(6)的第一輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器， 其特征在于所述第一單功率管橋臂的第一橋臂包括第一功率管S1、第一二極管D1,第二橋 臂包括第三功率管S3、第三二極管D3 ；其中第一功率管S1的源極與第一二極管D1的陰極相 連，第三功率管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功率管S2、第二二極管D2,第二橋臂包括 第四功率管S4、第四二極管D4 ；其中第二功率管S2的漏極與第二二極管D2的陽極連接，第 四功率管S4的漏極與第四二極管D4的陽極連接；第一功率管S1、第三功率管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(1)的直流正母線連接，第二功率管S2的源極、第四功率管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(1)的直流負(fù)母線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，其 特征在于所述電壓環(huán)(5)包括第三減法器(B3)、電壓調(diào)節(jié)器(PI)；其中直流側(cè)電壓參考值 (Vref)、直流側(cè)電容電壓采樣VT2的采樣值(Vc)分別輸入所述第三減法器(B3)的正、負(fù)輸入 端，第三減法器(B3)的輸出端輸出電壓誤差值輸入至電壓調(diào)節(jié)器(PI)的輸入端，電壓調(diào)節(jié)器(PI)的輸出端與諧波及無功檢測電路(4)的第二輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器， 其特征在于所述諧波及無功檢測環(huán)(4)包括第一乘法器(M1K低通濾波器(LPF)、加法器 (B1)、第二乘法器(M2)、第二減法器(B2)、鎖相環(huán)(PLL)、比例系數(shù)調(diào)節(jié)器⑷；其中所述第一 乘法器(M1)的輸入端作為諧波及無功檢測環(huán)(4)的第一輸入端，第一乘法器(M1)的輸出端 連接低通濾波器(LPF)的輸入端；低通濾波器(LPF)的輸出端與加法器(B1)的第一輸入端 連接，加法器(B1)的第二輸入端作為諧波及無功檢測電路(4)的第二輸入端與電壓環(huán)(5) 的輸出端連接；加法器(B1)的輸出端連接比例系數(shù)調(diào)節(jié)器⑷的輸入端，比例系數(shù)調(diào)節(jié)器 ⑷的輸出端連接第二乘法器(M2)的第一輸入端；電網(wǎng)電壓VTl的采樣值(Us)輸入鎖相環(huán) (PLL)后得到同步單位電網(wǎng)電壓輸入第二乘法器(M2)的第二輸入端；第二乘法器(M2)的輸 出端連接第二減法器(B2)的正輸入端；負(fù)載電流CTl的采樣值(ij輸入第二減法器(B2) 的負(fù)輸入端；第二減法器(B2)的輸出端作為諧波及無功檢測環(huán)(4)的輸出端，輸出諧波及 無功電流與電流環(huán)(6)的第二輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器，其 特征在于所述電流環(huán)(6)包括第四減法器(B4)、電流調(diào)節(jié)器(P)、過零比較器(Λ)、第二比 較器(J2)和第三比較器(J3)；其中諧波及無功檢測環(huán)⑷的輸出端、補(bǔ)償電流CT2的采樣 值(ic)分別連接第四減法器(B4)的正、負(fù)輸入端；第四減法器(B4)的輸出端連接電流調(diào)節(jié) 器⑵的輸入端；電流調(diào)節(jié)器⑵的輸出端分別接入第二比較器(J2)、第三比較器(J3)的 正輸入端，第二比較器(J2)、第三比較器(J3)的負(fù)輸入端分別接等頻等幅反相的三角載波； 過零比較器(J1)的正輸入端接諧波及無功檢測環(huán)(4)的輸出端；過零比較器α)、第二比較器α)、第三比較器(J3)的輸出端分別與邏輯控制及隔離 驅(qū)動環(huán)(7)的輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器， 其特征在于所述邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)包括三個非門、四個與門以及四個隔離驅(qū)動； 其中三個非門分別為第一非nFi、第二非門F2、第三非門F3，四個與門分別為第一與門Y1、第 二與門Y2、第三與門Y3、第四與門Y4,四個隔離驅(qū)動分別為第一隔離驅(qū)動DR1、第二隔離驅(qū)動 DR2、第三隔離驅(qū)動DR3、第四隔離驅(qū)動DR4 ；其中所述過零比較器(J1)的輸出端分別與第一非門F1、第二與門Y2、第三與門Y3的輸 入端連接；所述第二比較器(J2)的輸出端分別與第二非門F2、第三與門Y3的輸入端連接； 所述第三比較器(J3)的輸出端分別第三非門F3、第二與門Y2的輸入端連接；所述第一非門 F1的輸出端分別與第一與門Y1、第四與門Y4的輸入端連接；所述第二非門F2的輸出端連接 第四與門Y4的輸入端，所述第三非門F3的輸出端連接第一與門Y1的輸入端；所述四個與門 的輸出端分別連接所述四個隔離驅(qū)動的輸入端，所述四個隔離驅(qū)動的輸出端分別輸出驅(qū)動 信號至濾波器主電路(1)中的四個功率管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于倍頻SPWM控制的雙降壓全橋并聯(lián)型有源電力濾波器。本發(fā)明包括濾波器主電路(1)、采樣電路(2)和控制及驅(qū)動電路(3)；控制及驅(qū)動電路(3)包括無功檢測環(huán)(4)、電壓環(huán)(5)、電流環(huán)(6)、邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)；無功檢測環(huán)(4)利用低通濾波器對有功功率、諧波及無功功率進(jìn)行分離控制可得諧波及無功電流，電壓環(huán)(5)、電流環(huán)(6)分別用以穩(wěn)定直流側(cè)電容電壓和跟蹤補(bǔ)償諧波及無功電流基準(zhǔn)，邏輯控制及隔離驅(qū)動環(huán)(7)進(jìn)行邏輯信號分配和產(chǎn)生驅(qū)動信號。本發(fā)明不僅能夠避免交流側(cè)并聯(lián)雙電感環(huán)流存在，同時有利于提高功率管等效開關(guān)頻率，緩解功率管容量與開關(guān)頻率的矛盾，優(yōu)化有源濾波器系統(tǒng)補(bǔ)償特性。
文檔編號H02J3/18GK101950966SQ20101025518
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)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(xué)