本實用新型涉及一種電力濾波器，具體涉及一種可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器，其是一種能夠保證在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下將拓撲由三相六開關(guān)狀態(tài)切換到三相四開關(guān)狀態(tài)下繼續(xù)工作的三相有源電力濾波器，屬于有源濾波技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電力設備作為接入電力系統(tǒng)的負載，具有顯著的非線性特征，使從電網(wǎng)獲取的電流發(fā)生嚴重畸變，不再是同電網(wǎng)電壓波形相同的正弦波。電力系統(tǒng)諧波不僅對非線性負載設備的工作產(chǎn)生影響，同樣也會對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生危害，影響系統(tǒng)的正常運行。有源電力濾波器作為一種動態(tài)補償負載諧波的電力電子裝置，因其響應速度快，補償范圍廣，連接簡單等優(yōu)點，逐漸成為了提高電能質(zhì)量、治理電網(wǎng)諧波的的主要方式。有源電力濾波器中逆變器的開關(guān)器件由于長期處于高頻工作狀態(tài)易發(fā)生故障，使得準確補償難以得到保證，會對電網(wǎng)造成很大沖擊，因此有源電力濾波器的安全可靠運行逐漸成為有源濾波器的研究熱點。目前有源電力濾波器的容錯運行設計方案主要有冗余型和逆變器容錯型。冗余型具有控制簡單、可靠性高等優(yōu)點，但同時也存在著設備體積大、成本較高等缺點；傳統(tǒng)逆變器型容錯電路電路簡單，但需要轉(zhuǎn)換控制算法，且存在著橋臂直通的問題使容錯效果大大折扣。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本實用新型提供了一種可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，并保證有源濾波器能夠安全可靠的運行。
本實用新型的技術(shù)方案如下：
可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器，其特征在于：包括有源濾波器主電路、電感模塊、熔斷器、雙向晶閘管、DSP控制模塊、驅(qū)動模塊、故障診斷模塊、檢測調(diào)理模塊和觸發(fā)模塊。其中所述有源濾波器主電路包括正常相和串聯(lián)電容器。
所述檢測調(diào)理模塊輸入端接入電網(wǎng)，輸出端既經(jīng)故障診斷模塊與DSP控制模塊相連，同時也和DSP控制模塊直接相連；所述觸發(fā)模塊輸入端連接DSP控制模塊，輸出端依次通過雙向晶閘管、電感模塊、熔斷器與有源濾波器主電路相連；所述有源濾波器主電路輸入端連接驅(qū)動模塊，輸出端通過熔斷器與電感模塊同三相電網(wǎng)建立連接；所述故障診斷模塊輸入端與檢測調(diào)理模塊連接，輸出端與DSP控制模塊連接；所述驅(qū)動模塊輸入端與DSP控制模塊相連，輸出端與有源濾波器主電路相連；所述DSP控制模塊輸入端分別與故障診斷模塊和檢測調(diào)理模塊相連，輸出端分別與驅(qū)動模塊和觸發(fā)模塊相連，并通過驅(qū)動模塊與有源濾波器主電路建立連接，通過觸發(fā)模塊與雙向晶閘管建立連接。
進一步，所述故障診斷模塊，通過檢測調(diào)理模塊對故障是否發(fā)生及其發(fā)生的位置進行判斷，開關(guān)器件故障分為開路故障與短路故障，因短路故障存在時間極短，難以診斷，故將熔斷器串聯(lián)于開關(guān)器件橋臂，發(fā)生短路故障時熔斷器熔斷，短路故障轉(zhuǎn)化為開路故障；當電路發(fā)生故障時，故障診斷模塊將信息傳給DSP控制模塊進而確定故障位置，該故障相的熔斷器迅速熔斷使得故障相被切斷，此時觸發(fā)雙向晶閘管開關(guān)動作將串聯(lián)電容器接入主電路代替故障相進行工作，從而電路切換到三相四開關(guān)容錯模式下運行。
進一步，所述DSP控制模塊，具體是將指令電流與輸出電流通過定環(huán)寬的滯環(huán)比較單元，得到相應的比較狀態(tài)值，并通過對指令電壓矢量的區(qū)域判斷，由空間電壓矢量選擇邏輯輸出一個合適的電壓矢量，由DSP控制模塊輸出相應的PWM波，經(jīng)驅(qū)動模塊來控制有源濾波器主電路的開關(guān)器件的通斷，使其輸出與檢測的諧波大小相等，方向相反的電流分量，達到控制ΔI的目的，使APF輸出的補償電流能夠跟蹤指令電流，進而電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓波形相一致，實現(xiàn)消除諧波的目的。
進一步，所述DSP控制器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F28335作為主控芯片。
進一步，所述熔斷器采用RT14-63有填料圓柱形熔斷器。
進一步，所述驅(qū)動模塊采用HCNW3120隔離驅(qū)動芯片。
進一步，所述雙向晶閘管采用型號為MCR265-10的雙向晶閘管。
進一步，所述有源濾波器主電路的開關(guān)器件選用富士公司生產(chǎn)的型號為IMBH50-060的IGBT。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提出的容錯型雙降壓式有源電力濾波器具有以下效果：
本實用新型通過DSP控制模塊對有源電力濾波器是否發(fā)生故障及故障相所在位置進行診斷；通過熔斷器使電路的不易檢測的短路故障轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀讬z測的開路故障；存在故障時將故障相切斷并將串聯(lián)電容器接入主電路以代替故障相進行工作，使電路由三相六開關(guān)正常運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗨拈_關(guān)的容錯模式下運行；通過檢測電網(wǎng)諧波讓有源濾波器主電路產(chǎn)生與諧波電流大小相等，方向相反的控制電流，從而消除電網(wǎng)的諧波電流，使電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓波形一致，實現(xiàn)消除諧波的目的；通過在主電路的每一相橋臂上的每個開關(guān)器件都反并聯(lián)一個二極管，避免了傳統(tǒng)有源濾波器以及傳統(tǒng)容錯型有源濾波器所共有的橋臂直通的問題，大大提高了電路的容錯性能和運行可靠性。
附圖說明：
圖1是本實用新型所述的可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器的原理結(jié)構(gòu)圖；
圖中：1-有源濾波器主電路；2-電感模塊；3-熔斷器；4-雙向晶閘管；5-DSP控制模塊；6-驅(qū)動模塊；7-故障診斷模塊；8-檢測調(diào)理模塊；9-觸發(fā)模塊；10-正常相；11-串聯(lián)電容器。
具體實施方式：
下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
如圖1，本實用新型中可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器包括：有源濾波器主電路(1)、電感模塊(2)、熔斷器(3)、雙向晶閘管(4)、DSP控制模塊(5)、驅(qū)動模塊(6)、故障診斷模塊(7)、檢測調(diào)理模塊(8)和觸發(fā)模塊(9)。其中，所述有源濾波器主電路（1）包括正常相（10）與串聯(lián)電容器（11）；所述檢測調(diào)理模塊輸入端接入電網(wǎng)，輸出端既經(jīng)故障診斷模塊與DSP控制模塊相連，同時也和DSP控制模塊直接相連；所述觸發(fā)模塊輸入端連接DSP控制模塊，輸出端依次通過雙向晶閘管、電感模塊、熔斷器與有源濾波器主電路相連；所述有源濾波器主電路輸入端連接驅(qū)動模塊，輸出端通過熔斷器與電感模塊同三相電網(wǎng)建立連接；所述故障診斷模塊輸入端與檢測調(diào)理模塊連接，輸出端與DSP控制模塊連接；所述驅(qū)動模塊輸入端與DSP控制模塊相連，輸出端與有源濾波器主電路相連；所述DSP控制模塊輸入端分別與故障診斷模塊和檢測調(diào)理模塊相連，輸出端分別與驅(qū)動模塊和觸發(fā)模塊相連，并通過驅(qū)動模塊與有源濾波器主電路建立連接，通過觸發(fā)模塊與雙向晶閘管建立連接。
所述DSP控制模塊，具體是將指令電流與輸出電流通過定環(huán)寬的滯環(huán)比較單元，得到相應的比較狀態(tài)值，并通過對指令電壓矢量的區(qū)域判斷，由空間電壓矢量選擇邏輯輸出一個合適的電壓矢量，由DSP控制模塊輸出相應的PWM波，經(jīng)驅(qū)動模塊來控制有源濾波器主電路的開關(guān)器件的通斷，使其輸出與檢測的諧波大小相等，方向相反的電流分量，達到控制ΔI的目的，使APF輸出的補償電流能夠跟蹤指令電流，進而電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓波形相一致，實現(xiàn)消除諧波的目的。
此外，所述有源濾波器主電路（1）的開關(guān)器件選用型號為IMBH50-060的IGBT；所述電感模塊(2)由參數(shù)完全相同的6個電感組成；所述熔斷器(3)采用RT14-63有填料圓柱形熔斷器；所述雙向晶閘管(4)采用型號為MCR265-10的雙向晶閘管；所述驅(qū)動模塊(6)采用HCNW3120隔離驅(qū)動芯片；所述DSP控制模塊(5)采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F28335作為主控芯片。
通過以上描述可知，本實用新型的可容錯運行的雙降壓式三相四開關(guān)有源電力濾波器，通過故障診斷模塊（7）將故障信息傳給DSP控制模塊（5），對有源濾波器主電路(1)的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控；判定故障發(fā)生時，由DSP控制模塊（5）通過驅(qū)動觸發(fā)模塊（9）控制雙向晶閘管(4)的通斷使串聯(lián)電容器（11）代替故障相，進而使有源濾波器由三相六開關(guān)正常運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗨拈_關(guān)故障運行狀態(tài)；利用檢測調(diào)理模塊(8)檢測電網(wǎng)的諧波電流，并將信號送入DSP控制模塊（5），并由其產(chǎn)生對應的PWM控制信號，通過驅(qū)動模塊(6)控制有源濾波器主電路(1)中的開關(guān)器件的通斷，從而產(chǎn)生與所測諧波大小相等，方向相反的控制電流，從而消除電網(wǎng)諧波， 使電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓的波形一致，達到抑制諧波的目的；有源濾波器主電路(1) 的每一相橋臂上的每個開關(guān)器件都反并聯(lián)一個二極管，避免了傳統(tǒng)有源濾波器以及傳統(tǒng)容錯型有源濾波器所共有的橋臂直通的問題，提高了系統(tǒng)的運行電壓，大大提高了有源濾波器主電路的容錯性能和運行可靠性。