專利名稱：基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低壓有源電力濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器。
背景技術(shù)：
有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。有源電力濾波器通常由變換器和連接電抗器構(gòu)成，實(shí)際上相當(dāng)于受控電流源，根據(jù)控制器發(fā)出的電流指令產(chǎn)生相應(yīng)電流，從而消除諧波。目前，并聯(lián)型有源電力濾波器普遍使用三橋臂拓?fù)?，這種拓?fù)渲恍枰?個(gè)開關(guān)管和一組母線電容，電路拓?fù)浔容^簡(jiǎn)單，但也存在一些問題直流母線需要比較高的電壓。舉個(gè)例子，對(duì)于400伏的系統(tǒng)，為使有源濾波器對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)有一定的適應(yīng)能力，即便采用空間矢量調(diào)制方法，直流母線電壓也需要達(dá)到720伏以上。這樣開關(guān)管和母線電容所承受的電壓比較高，這樣，只能選用耐壓1200伏以上的低速開關(guān)管。較高的直流母線電壓和低速的開關(guān)器件，使得開關(guān)損耗大大增加，限制了裝置容量的提高。另外，較高的直流母線電壓也使得開關(guān)器件和直流母線電容需要承受比較高的應(yīng)力，裝置可靠性降低。對(duì)于400伏以上的系統(tǒng)，比如煤礦和采油平臺(tái)常用的690伏系統(tǒng)，直流母線電壓需要達(dá)到1250伏以上，即使用耐壓1700伏的開關(guān)管，也很難滿足器件可靠性的需求。另一個(gè)問題是，三橋臂輸出為兩電平，需要比較大的連接電感，否則輸出電流會(huì)有較大的紋波。開關(guān)器件也運(yùn)行在比較高的開關(guān)頻率上，對(duì)于某些要補(bǔ)償高達(dá)50次諧波的有源濾波器而言，三橋臂輸出頻率至少需要20千赫茲，也是開關(guān)器件的開關(guān)頻率，這增大了開關(guān)器件的開關(guān)損耗，使得有源濾波器的輸出能力下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)基于三橋臂拓?fù)涞挠性措娏V波器開關(guān)損耗大、 輸出能力低、承受電壓高、可靠性差、輸出電流紋波大的缺陷，提供一種開關(guān)損耗小、輸出能力高、承受電壓低、可靠性高、輸出電流紋波小的基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的即一種基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器，包括變換器，其特征在于所述變換器為全橋拓?fù)涔β首儞Q單元，所述全橋拓?fù)涔β首儞Q單元包括4個(gè)電子開關(guān)器件和I個(gè)直流母線電容，所述4個(gè)電子開關(guān)器件組成全橋，全橋設(shè)有P、N、A、B端，所述全橋的P、N端與直流母線電容連接，全橋的A、B端為功率模塊輸出。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案電子開關(guān)器件為IGBT或M0SFET。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的三橋臂拓?fù)涔β首儞Q單元的有源濾波器，它采用全橋作為功率變換單元拓?fù)?。?duì)于3相4線的應(yīng)用，3個(gè)全橋功率單元接成星型，星接點(diǎn)接中線，對(duì)于3相3線的應(yīng)用，3個(gè)全橋功率單元可接成星型，星接點(diǎn)浮空，或接成角形(含連接電抗器)。本發(fā)明具有開關(guān)損耗小、輸出能力高、承受電壓低、可靠性高、輸出電流紋波小的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明使用三相全橋拓?fù)?，其直流母線電壓和開關(guān)器件的開關(guān)頻率都僅有三橋臂拓?fù)溆性礊V波器的1/2，這降低了開關(guān)器件的開關(guān)損耗，提高有源濾波器的輸出能力，而且開關(guān)器件和直流母線電容只需承受較低的電壓，壓，使有源濾波器可靠性得到提高，可以輕松駕馭690伏的應(yīng)用。另一方面，該有源濾波器輸出為三電平，所需要的電抗器也僅為三橋臂拓?fù)溆性礊V波器的1/2，輸出電流紋波更小。
圖I為本發(fā)明全橋拓?fù)涔β首儞Q單元的電路原理圖2為本發(fā)明全橋拓?fù)涔β首儞Q單元中電子開關(guān)器件選用IGBT時(shí)的電路原理圖3為本發(fā)明應(yīng)用到3相4線的電路原理圖；圖4為本發(fā)明采用星型接法應(yīng)用到3相3線的電路原理圖；圖5為本發(fā)明采用角形接法應(yīng)用到3相3線的電路原理圖。如圖中所示1.全橋拓?fù)涔β首儞Q單元；1-1.電子開關(guān)器件；1-2.直流母線電容；2.連接電抗器；3. 3相4線帶阻尼電阻的濾波電容器；4濾波電抗器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。請(qǐng)見圖I :為本發(fā)明的全橋拓?fù)涔β首儞Q單元1，4個(gè)電子開關(guān)器件1-1構(gòu)成全橋， 全橋的P、N端和直流母線電容1-2相連，全橋的A、B端為功率模塊輸出。請(qǐng)見圖2 4個(gè)電子開關(guān)器件1-1采用IGBT。請(qǐng)見圖3 :為本發(fā)明應(yīng)用到3相4線的一個(gè)實(shí)施例，abc和n分別為電網(wǎng)輸入的3 個(gè)相線及零線，全橋拓?fù)涔β首儞Q單元I的輸出端B和零線n相連，其輸出端A經(jīng)過連接電抗器2，然后再經(jīng)過濾波電抗器4，接入電網(wǎng)的3個(gè)相線。三相4線帶阻尼電阻的濾波電容器3的星接點(diǎn)和電網(wǎng)零線n相連，三相輸出端和連接電抗器2、濾波電抗器4的公共端相連。請(qǐng)見圖4 :為本發(fā)明采用星型接法應(yīng)用到3相3線的一個(gè)實(shí)施例，abc為電網(wǎng)輸入的3個(gè)相線，I為全橋拓?fù)涔β首儞Q單元，其輸出端B相連，其輸出端A經(jīng)過2，連接電抗器， 然后再經(jīng)過4，濾波電抗器，接入電網(wǎng)的3個(gè)相線。3為三相4線帶阻尼電阻的濾波電容器， 其星接點(diǎn)浮空，三相輸出端和2、4兩組電抗器的公共端相連。請(qǐng)見圖5 :為本發(fā)明采用角型接法應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例，abc為電網(wǎng)輸入的3個(gè)相線， I為全橋拓?fù)涔β首儞Q單元，其輸出端經(jīng)過2，連接電抗器，首尾相連，然后再經(jīng)過4，濾波電抗器，接入電網(wǎng)的3個(gè)相線。3為三相4線帶阻尼電阻的濾波電容器，其星接點(diǎn)浮空，三相輸出端和2、4兩組電抗器的公共端相連。
權(quán)利要求
1.一種基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器，包括變換器，其特征在于所述變換器為全橋拓?fù)涔β首儞Q單元，所述全橋拓?fù)涔β首儞Q單元包括4個(gè)電子開關(guān)器件和I個(gè)直流母線電容，所述4個(gè)電子開關(guān)器件組成全橋，全橋設(shè)有P、N、A、B端，所述全橋的P、N端與直流母線電容連接，全橋的A、B端為功率模塊輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器，其特征在于電子開關(guān)器件為 IGBT 或 MOSFET。
全文摘要
本發(fā)明屬于低壓有源電力濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種基于全橋拓?fù)涞挠性措娏V波器，包括變換器，其特征在于所述變換器為全橋拓?fù)涔β首儞Q單元，所述全橋拓?fù)涔β首儞Q單元包括4個(gè)電子開關(guān)器件和1個(gè)直流母線電容，所述4個(gè)電子開關(guān)器件組成全橋，全橋設(shè)有P、N、A、B端，所述全橋的P、N端與直流母線電容連接，全橋的A、B端為功率模塊輸出。本發(fā)明具有開關(guān)損耗小、輸出能力高、承受電壓低、可靠性高、輸出電流紋波小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102593836SQ20121004232
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉金虹, 張寧, 王華東, 王鴻雁, 郭佳佳 申請(qǐng)人:山東德佑電氣有限公司