本實(shí)用新型涉及電力電子裝置技術(shù)，涉及一種針對(duì)高頻開關(guān)管(IGBT)開關(guān)頻率諧波電流濾除的電力電子裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及消除高頻開關(guān)EMI的有源濾波裝置。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波含有量是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是近年來提倡清潔能源，凈化電網(wǎng)的一項(xiàng)重要治理對(duì)象。當(dāng)正弦波電壓施加在非線性負(fù)載電路上時(shí)，電流就成了非線性變化，引起和電壓不同步的非正弦波形，非正弦波電流在電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生非線性的壓降，引起系統(tǒng)電壓波形也變成非正弦波。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)可知，對(duì)任何非正弦波都可以分解為頻域內(nèi)和工頻相同的基波分量，和基波分量整數(shù)倍的諧波分量。諧波電流對(duì)用戶系統(tǒng)的各種關(guān)鍵用電設(shè)備及用電效率有眾多的不良影響，功率因數(shù)不準(zhǔn)確及引起綜合保護(hù)誤動(dòng)作，配電系統(tǒng)變壓器異響、發(fā)熱等。至此，配電系統(tǒng)引入了基于現(xiàn)代電力電子為基礎(chǔ)的靜止無功發(fā)生器(Static var Generation-SVG)和有源濾波器(Active power filter-APF)，做為無功補(bǔ)償裝置和諧波治理的裝置，但是這種設(shè)備都是基于高頻率開關(guān)管為基礎(chǔ)產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流，以達(dá)到治理低次諧波的目的。但是高頻率的開關(guān)狀態(tài)，相應(yīng)的又對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生了開關(guān)頻率的諧波電流。這種開關(guān)頻率的諧波電流對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)中傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置的電容產(chǎn)生極大的危害，諧波源與電力電容器在同一母線上，此時(shí)電路的結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)電路特征，系統(tǒng)阻抗受整個(gè)母線上的負(fù)載情況的變換而發(fā)生較大變化，當(dāng)系統(tǒng)阻抗和電力電容器阻抗在某一次諧波電流頻率發(fā)生諧振時(shí)會(huì)引起諧波電流放大，導(dǎo)致電力電容器中諧波電流過大引起電容損壞或降容等現(xiàn)象，高次諧波電流的趨膚效應(yīng)嚴(yán)重，減少導(dǎo)線的有效截面積，引起配電系統(tǒng)中的母排震動(dòng)、異響及嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象等。

另外隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和現(xiàn)代精密控制技術(shù)的快速發(fā)展與推進(jìn)，現(xiàn)代化智能樓宇的數(shù)字化控制，大中型醫(yī)院的現(xiàn)代化醫(yī)療設(shè)備不斷的引進(jìn)，還包括一些精細(xì)加工和高速鐵路客運(yùn)系統(tǒng)不斷的擴(kuò)大，使這些場(chǎng)所使用大量的現(xiàn)代化精密用電設(shè)備和裝置，如數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、高端通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)字辦公設(shè)備、燈光調(diào)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)、醫(yī)院中的CT機(jī)、核磁共振儀、心電圖機(jī)、呼吸機(jī)、起搏器等，都要求高質(zhì)量的供電系統(tǒng)和盡可能的小的高頻干擾。目前，大量的非線性負(fù)荷的增加，配電網(wǎng)中的電源、電流畸變率越來越嚴(yán)重，造成了惡劣的諧波環(huán)境，對(duì)保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅，對(duì)于一些如醫(yī)院等關(guān)乎到人身生命安全的場(chǎng)所更是尤為突出。所以現(xiàn)在的工廠，醫(yī)院，綜合性辦公樓宇都采用大量的傳統(tǒng)的有源濾波裝置，以此來解決配電系統(tǒng)中的低次諧波(2至50次)。但是該種設(shè)備都是基于高頻率的開關(guān)特性，一般開關(guān)頻率都在10KHz以上，這樣裝置的輸出就會(huì)含有大量的高次諧波和開關(guān)頻率的諧波電流。電子計(jì)算機(jī)、微處理器以及其它的電子儀器設(shè)備普遍存在著絕緣度底、抗高頻干擾弱、對(duì)諧波環(huán)境要求高、過電壓耐受能力差的弱點(diǎn)。高次諧波污染往往使得這些靈敏的電子系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、時(shí)間錯(cuò)誤、頻繁死機(jī)、無故重新啟動(dòng)，精密儀器誤動(dòng)作、甚至造成用電設(shè)備永久性的損壞。另外低壓配電系統(tǒng)中，大部分在電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)上都配有大量的無功補(bǔ)償裝置，高次諧波電流在系統(tǒng)阻抗變化的時(shí)候，會(huì)有嚴(yán)重的高次電壓產(chǎn)生，并加載在電容器上，加上高次諧波電流嚴(yán)重的趨膚效應(yīng)，會(huì)引起電容器過電壓和過熱而降容或損壞等。這些都給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。因此，對(duì)當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)中用電設(shè)備進(jìn)行諧波保護(hù)成為一個(gè)亟待解決的問題，解決有源濾波裝置的輸出的高次諧波和開關(guān)頻率諧波電流更是一件重要的事情。

現(xiàn)有公告號(hào)為CN 103683292的中國(guó)專利申請(qǐng)《一種并聯(lián)型準(zhǔn)比例諧振有源電力濾波器及控制方法》，“提出一種并聯(lián)型準(zhǔn)比例諧振有源電力濾波器及控制方法，對(duì)電網(wǎng)頻率實(shí)現(xiàn)更精確的跟蹤，解決PI跟蹤對(duì)交流量無法實(shí)現(xiàn)無靜差跟蹤的問題，以提高有源電力濾波器的濾波性能。本實(shí)用新型的包括以下步驟：1)將獲得的電網(wǎng)電壓信號(hào)通過軟件鎖相環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的頻率并得到A相正序電壓的相位角；2)實(shí)時(shí)修改進(jìn)行準(zhǔn)比例諧振控制的諧振角頻率，使得準(zhǔn)比例諧振的諧振角頻率始終與電網(wǎng)頻率保持固定的比例關(guān)系；3)根據(jù)實(shí)時(shí)修改的諧振角頻率以及獲得的負(fù)載電流信號(hào)，進(jìn)行準(zhǔn)比例諧振控制，取出所選擇的濾除頻率的參考電流；4)將輸出的參考電流與有源電力濾波器的實(shí)際輸出電流的差值進(jìn)行準(zhǔn)比例諧振控制，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT開通?！比欢鲜鰧?shí)用新型仍然存在缺陷，無法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行浪涌保護(hù)和對(duì)有源濾波器開關(guān)頻率諧波電流的濾除功能，進(jìn)行低次諧波濾除及高頻和開關(guān)頻率諧波電流濾除。上述實(shí)用新型只是針對(duì)控制系統(tǒng)算法，不能針對(duì)外圍硬件參數(shù)配置對(duì)高頻諧波電流和開關(guān)頻率諧波電流進(jìn)行濾除的實(shí)用新型，減少注入電網(wǎng)的高次諧波和開關(guān)頻率次諧波電流。上述實(shí)用新型還不能有效的濾除高次諧波和開關(guān)頻率次諧波，而且濾波支路沒有采用閉環(huán)控制，容易和系統(tǒng)阻抗形成諧振放大諧波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供了消除高頻開關(guān)EMI的有源濾波裝置及其控制方法，濾除低次諧波電流，同時(shí)有效的消除開關(guān)頻率諧波電流及負(fù)載高次諧波電流，減少系統(tǒng)中的高頻次諧波給用電設(shè)備尤其是精密負(fù)載帶來的干擾和危害。

為解決上述問題，本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型包括連接在采樣側(cè)電網(wǎng)上的有源濾波器通用控制電路和電流跟蹤控制算法及PWM模塊，所述的有源濾波器通用控制電路包括諧波分離模塊；其特征在于，所述的電流跟蹤控制算法及PWM模塊的輸出端連接綜合型EMI濾波模塊，所述的綜合型EMI濾波模塊包括用于濾除諧波電流的第一濾波支路、用于濾除開關(guān)頻率諧波電流的第二濾波支路和用于濾除尖峰及浪涌的浪涌保護(hù)電路。

進(jìn)一步地，所述的第一濾波支路包括連接在電網(wǎng)逆變側(cè)的平波電抗、連接在電網(wǎng)負(fù)載側(cè)的連網(wǎng)電抗，以及連接在電網(wǎng)與零線之間的第一濾波支路電容器。

進(jìn)一步地，所述的連網(wǎng)電抗包括串聯(lián)在電網(wǎng)A相的電抗器LA、串聯(lián)在電網(wǎng)B相的電抗器LB、串聯(lián)在電網(wǎng)C相的電抗器LC；所述的平波電抗包括串聯(lián)在A相的平波電抗La、串聯(lián)在B相的平波電抗Lb、串聯(lián)在C相的平波電抗Lc；所述的第一濾波支路電容器包括連接電網(wǎng)A相與N線的電容Ca1，連接電網(wǎng)B相與N線的電容Cb1，連接電網(wǎng)C相與N線的電容Cc1。

進(jìn)一步地，所述的第二濾波支路包括連接電網(wǎng)A相與N線的電容Ca2、連接電網(wǎng)B相與N線的電容Cb2，連接電網(wǎng)C相與N線的電容Cc2。

進(jìn)一步地，所述的電容Ca2串聯(lián)電抗器La1，所述的電容Cb2串聯(lián)電抗器Lb1、所述的電容Cc2串聯(lián)電抗器Lc1。

進(jìn)一步地，所述的浪涌保護(hù)電路包括連接電網(wǎng)A相與PE線的壓敏電阻Rva、電網(wǎng)B相與PE線的壓敏電阻Rvb、電網(wǎng)C相與PE線的壓敏電阻Rvc；連接電網(wǎng)AB相的壓敏電阻Rvab、連接電網(wǎng)BC相的壓敏電阻Rvbc、連接電網(wǎng)CA相的壓敏電阻Rvca、連接N線和PE線的壓敏電阻Rvng。

進(jìn)一步地，還包括第一濾波支路閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述的第一濾波支路閉環(huán)控制系統(tǒng)包括濾波支路電流采樣模塊和反饋控制算法轉(zhuǎn)換模塊；所述的濾波支路電流采樣模塊的采樣端連接所述的綜合型EMI濾波器的第一濾波支路，所述的濾波支路電流采樣模塊的輸出端連接所述的反饋控制算法轉(zhuǎn)換模塊；所述的反饋控制算法轉(zhuǎn)換模塊輸出反饋電流用以與有源濾波器通用控制電路分離的諧波電流做和運(yùn)算得到參考指令電流，以進(jìn)行閉環(huán)控制。

相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，

本實(shí)用新型包括有源濾波器通用控制電路(不在本實(shí)用新型控制范圍內(nèi))、綜合型EMI濾波模塊與第一濾波支路控制系統(tǒng)。有源濾波器通用控制主要是針對(duì)吸收2至50次諧波電流；綜合型EMI濾波模塊主要針對(duì)有源濾波器產(chǎn)生的開關(guān)頻率諧波電流，包括高頻吸收濾波模塊、開關(guān)頻率諧波電流濾除模塊及浪涌保護(hù)電路。能夠充分的濾除高頻開關(guān)管向配電系統(tǒng)中注入的高頻率及開關(guān)頻率的諧波電流，減少系統(tǒng)中的高頻干擾問題及高頻諧波給用電設(shè)備尤其是精密負(fù)載帶來的危害。

針對(duì)現(xiàn)有有源濾波器對(duì)高頻開關(guān)頻率的不足之處，本實(shí)用新型涵蓋對(duì)系統(tǒng)的浪涌保護(hù)和對(duì)有源濾波器開關(guān)頻率諧波電流的濾除功能的綜合型EMI濾波模塊，能夠進(jìn)行低次諧波濾除及高頻和開關(guān)頻率諧波電流濾除。

所述的第一濾波支路和第二濾波支路分別針對(duì)高次諧波和開關(guān)頻率諧波，脈沖尖峰、電涌等干擾具有抑制和完全吸收的作用，隨時(shí)跟蹤高頻開關(guān)管輸出波形和系統(tǒng)電壓波形，瞬時(shí)濾除高頻開關(guān)管輸出的開關(guān)次諧波和系統(tǒng)電源中的尖峰、浪涌、雜波并濾除系統(tǒng)中的諧波電流，使電網(wǎng)電源波形接近于系統(tǒng)電壓的波形，提高電能質(zhì)量，凈化電網(wǎng)。

本實(shí)用新型提供的基于消除開關(guān)頻率諧波電流的EMI濾波模塊，針對(duì)低次大電流諧波有源濾波器通用控制電路采用數(shù)字化控制，注入和電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波方向相反的矢量值，實(shí)時(shí)的消除低次諧波電流。

本實(shí)用新型第一濾波支路，采用有源阻尼系統(tǒng)的高通濾波設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)的損耗，提高整機(jī)工作效率并充分的濾除高頻諧波電流。通過對(duì)第一濾波支路三相電流的實(shí)時(shí)采樣反饋，進(jìn)行閉環(huán)控制，避免和系統(tǒng)電流的諧振，減少因諧振產(chǎn)生的諧波放大等優(yōu)越性能。

第二濾波支路采用單次調(diào)諧原理針對(duì)高速開關(guān)管的開關(guān)頻率諧波電流，使其在開關(guān)頻率處諧振并達(dá)到諧振阻抗理想零阻抗?fàn)顟B(tài)，為開關(guān)頻率電流提供一個(gè)完全不注入電網(wǎng)系統(tǒng)的回路設(shè)計(jì)。

本實(shí)用新型主要針對(duì)外圍硬件參數(shù)配置對(duì)高頻諧波電流和開關(guān)頻率諧波電流進(jìn)行濾除，減少注入電網(wǎng)的高次諧波和開關(guān)頻率次諧波電流。本實(shí)用新型采用高通濾波器加開關(guān)頻率次濾波器，并作閉環(huán)控制系統(tǒng)，一旦有諧振頻率存在，處理器立即改變?yōu)V波電流的輸出，控制諧振電流的放大。

附圖說明

一、圖1是本實(shí)用新型的消除高頻開關(guān)EMI的有源濾波裝置整體架構(gòu)示意圖。

二、圖2是本實(shí)用新型的綜合型EMI濾波模塊電路原理圖。

三、圖3是本實(shí)用新型所用到的軟件鎖相環(huán)控制流程圖。

四、圖4是本實(shí)用新型所涉及的整體工作原理框圖。

五、圖5是本實(shí)用新型中涉及的2至50次低次諧波濾波模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

參照?qǐng)D1，是本實(shí)用新型的一種基于消除高頻諧波和開關(guān)頻率諧波的綜合型EMI并聯(lián)型有源濾波器整體系統(tǒng)控制的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該種綜合性的并聯(lián)型有源濾波器，包括信號(hào)采集和調(diào)理模塊、FPGA模塊、DSP模塊以及外圍IGBT驅(qū)動(dòng)模塊及對(duì)應(yīng)的上位機(jī)顯示界面。

所述有源濾波器通用控制電路工作原理如下：所謂的有源濾波器通用控制電路是指配電系統(tǒng)中負(fù)載電流和電壓經(jīng)過相應(yīng)的信號(hào)采集和調(diào)理電路后，達(dá)到相關(guān)AD采樣的輸入范圍，把系統(tǒng)電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)送給FPGA模塊，經(jīng)過FPGA模塊處理后的數(shù)值經(jīng)過地址總線和數(shù)據(jù)總線送給DSP模塊，DSP模塊通過軟件鎖相環(huán)功能計(jì)算出和系統(tǒng)正序分量相同的相位角，根據(jù)每次諧波電流不同的相位角，采用DQ分離負(fù)載電流中的諧波電流，然后諧波電流和裝置輸出電流做差，誤差值error經(jīng)過傳統(tǒng)的PI控制器，輸出相應(yīng)的調(diào)制波，經(jīng)過PWM生成器，生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，經(jīng)低次諧波濾除模塊，以輸出用于濾除負(fù)載諧波的濾波電流，但同時(shí)也產(chǎn)生了開關(guān)頻率的諧波電流并注入電網(wǎng)系統(tǒng)。

負(fù)載電流信號(hào)ILa、ILb、ILc,濾波支路電流信號(hào)ITa、ITb、ITc、及系統(tǒng)電壓信號(hào)Ua、Ub、Uc、經(jīng)過采集電路和調(diào)理電路后，經(jīng)過FPGA模塊和DSP模塊處理，經(jīng)過軟件鎖相環(huán)得到A相正序電壓的相位角，根據(jù)每次諧波相位角的不同實(shí)時(shí)的修改相位角參數(shù)，進(jìn)行負(fù)載電流的諧波分離，得到每一次的諧波電流值I_a、I_b、I_c，濾波支路的電流ITa、ITb、ITc經(jīng)過相關(guān)變換的控制算法，轉(zhuǎn)換為前饋電流與得到的每一次的諧波電流I_a、I_b、I_c，做和運(yùn)算的結(jié)果作為指令電流指令電流與裝置實(shí)際輸出的電流的差值進(jìn)行PI電流跟蹤控制，輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的隔離和電平轉(zhuǎn)換送給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，產(chǎn)生濾除系統(tǒng)低次諧波的電流。

圖2是本實(shí)用新型的綜合型EMI濾波模塊電路原理圖。綜合型EMI濾波模塊主要涵蓋浪涌保護(hù)電路，高頻濾波電路及開關(guān)頻率諧波電流濾除電路，浪涌保護(hù)電路主要元器件就是壓敏電阻，濾波電路主要包括第一濾波支路電容和第二濾波支路的電容和電抗器。

圖2中的三相壓敏電阻Rva接在平波電抗器的La的輸出端、Rvb接在平波電抗器的Lb的輸出端、Rvc接在平波電抗器的Lc的輸出端，Rva、Rvb、Rvc的另一端分別接在保護(hù)零線PE上；使Rvab的一端連接在A相逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間，另外一端連接在逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間的B相上，使Rvbc的一端連接在B相逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間，另外一端連接在逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間的C相上，使Rvca的一端連接在C相逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間，另外一端連接逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗之間的A相上。組成浪涌保護(hù)電路，該電路可以避免系統(tǒng)電壓或裝置電壓超出正常的工作電壓的瞬間過電壓對(duì)用電設(shè)備造成的影響，瞬時(shí)濾除系統(tǒng)電源或裝置輸出中的尖峰及浪涌。

圖2中的第一濾波支路包括A相的平波電抗La、濾波電容Ca1、連網(wǎng)濾波電抗LA，B相的平波電抗Lb、濾波電容Cb1、連網(wǎng)濾波電抗LB，C相的平波電抗Lc、濾波電容Cc1、連網(wǎng)濾波電抗LC，三相分別構(gòu)成相應(yīng)的第一濾波支路LCL低通濾波器，高次諧波經(jīng)過濾波電容進(jìn)入N線，使高次諧波不再注入電網(wǎng)。而且第一濾波支路采用電流反饋閉環(huán)控制，充分的減少系統(tǒng)的損耗，避免因系統(tǒng)阻抗的變換產(chǎn)生諧振的可能性。

圖2中的第二濾波支路包括A相的第二濾波電容Ca2、第二濾波電抗器La1，

B相的第二濾波電容Cb2、第二濾波電抗器Lb1，C相的第二濾波電容Cc2、第二濾波電抗器Lc1，三相分別構(gòu)成單次調(diào)諧濾波器，經(jīng)過參數(shù)整定，使其諧振點(diǎn)在IGBT開關(guān)管開關(guān)頻率處，完全吸收開關(guān)頻率諧波電流，避免的了常規(guī)的有源濾波器向電網(wǎng)注入開關(guān)次諧波，嚴(yán)重影響系統(tǒng)中的其他用電設(shè)備。

圖3是本實(shí)用新型中所用到的軟件鎖相環(huán)的示意圖，主要包括以下內(nèi)同:

1.1.首先是對(duì)系統(tǒng)電網(wǎng)電壓采集信號(hào)的處理，將采集的三相系統(tǒng)電壓Usc、Usb、Usc離散化處理，進(jìn)行abc_to_αβ的Clarke變換，得到兩相平面直角坐標(biāo)系靜止型分量Usα與Usβ；

1.2.將靜止直角坐標(biāo)系下的Usα與Usβ經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系變化即αβ_to_dq的Park變換，得到動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)直角坐標(biāo)系下的有功分量Usd與無功分量Usq。

1.3.將動(dòng)態(tài)直角坐標(biāo)系下的Usq分量，經(jīng)過移位均值低通濾波器后與Usq^*＝0做差值Error,將Error經(jīng)過修正的PI控制器得到相位跟蹤輸出誤差值Δω，相位差信號(hào)Δω與電網(wǎng)的額定角頻率ω₁做運(yùn)算，得到三相系統(tǒng)中的A相的正序電壓的角頻率ω，然后經(jīng)過之后得到A相正序電壓的相位角θ；然后對(duì)θ分別取正弦sinθ和余弦cosθ，并反饋到abc_to_αβ及αβ_to_dq進(jìn)行環(huán)控制，從而穩(wěn)定的得出系統(tǒng)A相正序電壓的相位角。

所述的基于消除開關(guān)頻率EMI的并聯(lián)型有源濾波裝置包括有源濾波器通用控制電路。其工作原理如下：所謂的有源濾波器通用控制電路是指，配電系統(tǒng)中負(fù)載電流和電壓經(jīng)過相應(yīng)的信號(hào)采集和調(diào)理電路后，達(dá)到相關(guān)AD采樣的輸入范圍，把系統(tǒng)電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)送給FPGA，經(jīng)過FPGA處理后的數(shù)值經(jīng)過地址總線和數(shù)據(jù)總線送給DSP，DSP通過軟件鎖相環(huán)功能計(jì)算出和系統(tǒng)正序分量相同的相位角，根據(jù)每次諧波電流不同的相位角，采用DQ分離負(fù)載電流中的諧波電流，然后諧波電流和裝置輸出電流做差，誤差值error經(jīng)過傳統(tǒng)的PI控制器，輸出相應(yīng)的調(diào)制波，經(jīng)過PWM生成器，生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，以輸出用于濾除負(fù)載諧波的濾波電流，但同時(shí)也產(chǎn)生了開關(guān)頻率的諧波電流并注入電網(wǎng)系統(tǒng)。

針對(duì)上述有源濾波器對(duì)高頻開關(guān)頻率的不足之處，本實(shí)用新型涵蓋對(duì)系統(tǒng)的浪涌保護(hù)和對(duì)有源濾波器開關(guān)頻率諧波電流的濾除功能的綜合型EMI濾波模塊。該濾波器涵蓋主電路與系統(tǒng)電網(wǎng)連接的A相電抗器LA、與系統(tǒng)電網(wǎng)連接的B相電抗器LB、與系統(tǒng)電網(wǎng)連接的C相電抗器LC以及有源濾波器側(cè)的A相平波電抗La、有源濾波器側(cè)的B相平波電抗Lb、有源濾波器側(cè)的C相平波電抗Lc；A相第一濾波支路的Ca1、B相第一濾波支路的Cb1、C相第一濾波支路的Cc1；A相第二濾波支路的Ca2、B相第二濾波支路的Cb2、C相第二濾波支路的Cc2，A相第二濾波支路的電抗器La1、B相第二濾波支路的電抗器Lb1、C相第二濾波支路的電抗器Lc1；A浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rva、B浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvb、C浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvc；AB相浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvab、BC相浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvbc、CA相浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvca、N和系統(tǒng)保護(hù)零線PE浪涌保護(hù)電路的壓敏電阻Rvng。綜合電網(wǎng)配電系統(tǒng)連網(wǎng)電抗和逆變側(cè)平波電抗以及兩路濾波支路、浪涌保護(hù)電路共同構(gòu)成了低次諧波濾除及高頻和開關(guān)頻率諧波電流濾除的綜合性EMI濾波模塊。

本實(shí)用新型消除高頻開關(guān)EMI的有源濾波裝置，包括以下兩個(gè)部分：

一、綜合型EMI濾波模塊。該濾波器包括高次諧波吸收電路和開關(guān)頻率諧波電流濾除電路及相關(guān)的浪涌保護(hù)電路。

二、第一濾波支路閉環(huán)控制系統(tǒng)?；谟性礊V波器通用控制電路的鎖相環(huán)模塊和參考指令電流模塊的基礎(chǔ)上，第一濾波支路電流采用反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述綜合型EMI濾波模塊中：

1)連網(wǎng)電抗和逆變側(cè)電抗以及第一濾波電容構(gòu)成一定轉(zhuǎn)折頻率的第一濾波支路。

1.1.裝置發(fā)出的電流經(jīng)過逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗器及第一濾波支路電容器時(shí)，形成第一濾波支路LCL的低通濾波器。即A相第一濾波支路包括平波電抗器La、連網(wǎng)電抗器LA以及A相第一濾波支路電容Ca1；B相第一濾波支路包括平波電抗器Lb、連網(wǎng)電抗器LB以及B相第一濾波支路電容Cb1；C相第一濾波支路包括平波電抗器Lc、連網(wǎng)電抗器LC以及C相第一濾波支路電容Cc1。

1.2.有源濾波器通用控制電路產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)，經(jīng)過逆變側(cè)平波電抗和連網(wǎng)電抗及第一濾波支路電容構(gòu)成的LCL濾波支路，部分轉(zhuǎn)折頻率(f_ref)以上的高頻信號(hào)經(jīng)過第一濾波支路電容進(jìn)入N線，轉(zhuǎn)折頻率(f_ref)以下的低次諧波電流經(jīng)過連網(wǎng)電抗輸送至電網(wǎng)，來抵消系統(tǒng)中的諧波電流。

1.3.第一濾波支路電流采用有源阻尼系統(tǒng)控制，引入第一濾波支路電容電流ITa、ITb、ITc反饋至有源濾波器通用控制電路進(jìn)行閉環(huán)控制，增強(qiáng)諧振的抑制效果，減少系統(tǒng)損耗，有效的抑制低次諧波電流的震蕩。

2)針對(duì)有源濾波器開關(guān)管高速開通，產(chǎn)生大量的開關(guān)頻率的諧波電流而實(shí)用新型第二濾波支路。

2.1.為了提高補(bǔ)償效果，有源濾波器通用控制電路的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)都比較高，基本都在10KHz以上，甚至更高。提高了低次諧波的跟蹤補(bǔ)償能力，但是開關(guān)頻率的諧波電流卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了第一濾波支路LCL低通濾波器的濾波帶寬，導(dǎo)致開關(guān)頻率諧波注入電網(wǎng)，因此針對(duì)開關(guān)頻率諧波電流實(shí)用新型第二濾波支路。

2.2.第二濾波支路采用單次調(diào)諧原理針對(duì)高速開關(guān)管的開關(guān)頻率諧波電流，使其在開關(guān)頻率處諧振并達(dá)到諧振阻抗理想零阻抗?fàn)顟B(tài)，為開關(guān)頻率電流提供一個(gè)完全不注入電網(wǎng)系統(tǒng)的回路，使開關(guān)頻率電流經(jīng)過第二濾波支路的電容和電抗器不再注入電網(wǎng)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。

3)浪涌保護(hù)電路：考慮裝置高速開關(guān)管輸出及系統(tǒng)中的閃變情況，因此在綜合型濾波模塊中，增加對(duì)高頻閃變的應(yīng)對(duì)策略，提高配電系統(tǒng)的安全性和對(duì)裝置的保護(hù)作用，同時(shí)也增加裝置對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制，避免裝置因各種原因產(chǎn)生的閃變情況影響電網(wǎng)系統(tǒng)。在系統(tǒng)電壓發(fā)生閃變或者裝置輸出經(jīng)平波電抗后有閃變存在時(shí)，該電路直接吸收閃變波形，使其完全進(jìn)入系統(tǒng)的保護(hù)零線PE上，不再經(jīng)過負(fù)載和系統(tǒng)循環(huán)存在，完善電能質(zhì)量和保護(hù)自身裝置。

所述第一濾波支路閉環(huán)控制系統(tǒng)中：

1)有源濾波器通用控制電路的鎖相環(huán)模塊

1.1.首先是對(duì)系統(tǒng)電網(wǎng)電壓采集信號(hào)的處理，將采集的三相系統(tǒng)電壓Usa、Usd、Usc離散化處理，進(jìn)行abc_to_αβ的Clarke變換，得到兩相平面直角坐標(biāo)系靜止型分量Usα與Usβ；

1.2.將靜止直角坐標(biāo)系下的Usα與Usβ經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系變化即αβ_to_dq的Park變換，得到動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)直角坐標(biāo)系下的分量Usd與分量Usq。

1.3.將動(dòng)態(tài)直角坐標(biāo)系下的分量Usq分量，經(jīng)過移位均值低通濾波器后的輸出量與Usq^*＝0做差值Error,將Error經(jīng)過修正的PI控制器得到相位跟蹤輸出誤差值Δω，相位差信號(hào)Δω與電網(wǎng)的額定角頻率ω₁做運(yùn)算，得到三相系統(tǒng)中的A相的正序電壓的角頻率ω，然后經(jīng)過之后得到A相正序電壓的相位角θ；然后對(duì)θ分別取正弦sinθ和余弦cosθ，并反饋到abc_to_αβ及αβ_to_dq進(jìn)行環(huán)控制，另外也為諧波電流的分離和第一濾波支路電容電流反饋閉環(huán)控制做準(zhǔn)備。

2)第一濾波支路電流反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)

1.4.根據(jù)得到的A相正序的sinθ和cosθ，基于A相正序相位角ω、對(duì)第一濾波支路采樣電流ITa、ITb、ITc進(jìn)行dq以及dq_to_abc變換運(yùn)算，得第一濾波支路的反饋電流和有源濾波器通用控制電路分離的諧波電流做和運(yùn)算得到參考指令電流與裝置輸出電流做比較，得到的誤差error分量經(jīng)過修正的PI調(diào)節(jié)器，作為調(diào)制波，送給PWM生成器，生成PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)高速開關(guān)管，輸出諧波電流，以此來抵消系統(tǒng)中的負(fù)載諧波電流。

綜上所述，本實(shí)用新型提出消除高頻開關(guān)EMI的有源濾波裝置，主要是針對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的有源濾波裝置向電網(wǎng)注入高次諧波和開關(guān)頻率諧波電流而實(shí)用新型。隨著近年電力電子市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和用電設(shè)備的多元化，非線性負(fù)載的大量涌入用電系統(tǒng)，產(chǎn)生大量的諧波嚴(yán)重的污染電網(wǎng)系統(tǒng)，給用電系統(tǒng)中的精密設(shè)備和高要求場(chǎng)合帶來極大地危害。

將本實(shí)用新型并聯(lián)在電網(wǎng)系統(tǒng)電源中，可以完善的解決諧波問題，不僅濾除低次諧波電流而且不再向電網(wǎng)注入高次諧波和開關(guān)頻率次諧波電流，充分的凈化電網(wǎng)，解決供電質(zhì)量問題。

以上僅就本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例作了說明，但不能理解為是對(duì)權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型不僅限于以上實(shí)施例，凡在本實(shí)用新型獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。