基于三電平直接交-交變換器的有源濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到一種有源濾波裝置，尤其是基于三電平直接交-交變換器的有源濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的深入發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以諧波和無功功率為主的電能質(zhì)量問題日趨嚴(yán)重。電力電子設(shè)備工作所產(chǎn)生的諧波會對局部電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，主要體現(xiàn)在會增加開關(guān)器件的附加損耗，使電能的發(fā)生、傳輸及使用效率大大降低；可能造成繼電保護(hù)和自動裝置發(fā)生誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂；使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀；可能引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。無功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的，無功功率的波動會產(chǎn)生很多不利影響，比如引起電網(wǎng)電壓的波動與震蕩，造成電壓波形的嚴(yán)重畸變，降低了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0003]有源濾波器作為電能變換技術(shù)應(yīng)用的典型代表，能有效地綜合治理諧波與無功功率引起的電能質(zhì)量問題。國家知識產(chǎn)權(quán)局2012-04-04公開的發(fā)明專利申請(專利名稱:一種三電平四橋臂有源濾波器裝置，申請?zhí)?ZL2011103899097)公開了一種三電平四橋臂有源濾波器裝置，采用三電平四橋臂逆變器和魯棒控制器實(shí)現(xiàn)濾波功能，其缺陷在于，三電平四四橋臂逆變器采用交-直-交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電流的整流逆變，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對電能損耗多，為了實(shí)現(xiàn)濾波功能其直流側(cè)需要用電解電容作為大容量儲能元件，電解電容存在穩(wěn)定性差，體積大，維護(hù)費(fèi)用高，使用周期短等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于傳統(tǒng)三電平有源濾波器的以上問題，本實(shí)用新型提供了一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，不需要大容量直流儲能元件的基于三電平直接交-交變換器的有源濾波器。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]包括三組相補(bǔ)償電路，相補(bǔ)償電路中包括濾波電感、浮動電容和第一 ~第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管；濾波電感與相補(bǔ)償電路對應(yīng)的電網(wǎng)相母線連接；三組相補(bǔ)償電路呈Y型連接，三組相補(bǔ)償電路的Y型連接的連接節(jié)點(diǎn)位于第六或第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極連接端；浮動電容連接于第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極和第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極之間。
[0007]相補(bǔ)償電路的連接方式為:第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與所述濾波電感的另一端相連接，第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極與第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極相連接，第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與所述浮動電容相連接，所述浮動電容的另一端與第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極相連接，第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極與第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極相連接，第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極相連接，第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極相連接，第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極與第六帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極相連接，第六帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極相連接，第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極與第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的發(fā)射極相連接，第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極與第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的集電極相連接。
[0008]相補(bǔ)償電路中，第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管與第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管、第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管與第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管、第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管與第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管、第六帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管與第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通。
[0009]第一 ~第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管的驅(qū)動信號是脈沖信號；
[0010]脈沖信號的相位差為180° ;所述脈沖信號通過脈沖寬度調(diào)制。
[0011 ] 第一 ~第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管為絕緣柵雙極型晶體管。
[0012]浮動電容為薄膜電容。
[0013]本實(shí)用新型采用三組結(jié)構(gòu)簡單的呈Y型連接的相補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)中諧波分量的過濾，每組相補(bǔ)償電路都由濾波電感、浮動電容和八個帶反相并聯(lián)的二極管的功率開關(guān)管連接而成。相較于傳統(tǒng)三電平有源濾波器采用的交-直-交結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濾波功能，本實(shí)用新型省略了中間直流環(huán)節(jié)，降低電能損耗；簡化了裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低了控制算法難度，使安裝維修更加方便；規(guī)避了傳統(tǒng)三電平有源濾波器中直流側(cè)的大容量儲能元件所存在的可靠性低，裝置體積大、使用壽命短、安裝維護(hù)不方便等缺點(diǎn)；本實(shí)用新型所使用的浮動電容采用了高穩(wěn)定性、小體積、低成本的薄膜電容，提高了裝置可靠性降低了裝置成本。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的一組相補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)示意圖，
[0015]圖2為本實(shí)用新型的有源濾波器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，
[0016]圖3為本實(shí)用新型并聯(lián)于電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中
[0018]L是連接于不同相母線的三個濾波電感(La、Lb、L。)，
[0019]C是連接于三組相補(bǔ)償電路的浮動電容(Ca、Cb、C。)，
[0020]1是第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管^⑴、^”^，
[0021]2是第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sal2、Sbl2、Scl2),
[0022]3是第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sal3、Sbl3、Scl3),
[0023]4是第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sal4、Sbl4、Scl4),
[0024]5是第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sa21、Sb21、Sc21),
[0025]6是第六帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sa22、Sb22、Sc22),
[0026]7是第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sa23、Sb23、Sc23),
[0027]8是第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(Sa24、Sb24、Sc24)0
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型如圖1-3所示，相補(bǔ)償電路中包括濾波電感L、浮動電容C和第一 ~第八帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管1-8 ;
[0029]濾波電感L與相補(bǔ)償電路對應(yīng)的電網(wǎng)相母線連接；
[0030]三組所述相補(bǔ)償電路呈Y型連接，三組所述相補(bǔ)償電路的Y型連接的連接節(jié)點(diǎn)位于第六帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管6的集電極連接端或第七帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管7的集電極連接端；
[0031]所述浮動電容C連接于第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管2的集電極和第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管3的集電極之間。
[0032]所述相補(bǔ)償電路的連接方式為:第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管1的集電極與所述濾波電感L的另一端相連接，第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管2的發(fā)射極與第一帶反向并聯(lián)二極管1的功率開關(guān)管的發(fā)射極相連接，第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管2的集電極與所述浮動電容C的一端相連接，所述浮動電容C的另一端與第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管3的集電極相連接，第三帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管3的發(fā)射極與第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管4的發(fā)射極相連接，第四帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管4的集電極與第一帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管1的集電極相連接，第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管5的集電極與第二帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管2的集電極相連接，第五帶反向并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管5的發(fā)