[实用新型]一种三电平有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三电平有源电力滤波器。

背景技术

目前，国内外公司对变流器的研究主要集中在基于两电平主电路拓扑的变流器。两电平拓扑的变流器具有功率密度低，体积大，损耗高等缺点。而基于三电平拓扑的变流器开关纹波小，所以具有体积小，功率密度高，损耗低等特点。将二极管箝位三电平技术应用于变流器领域，国内外很多文献都有涉及，国内外许多专家学者对此都进行了比较深入的研究，也提出了很多新的算法。但是，三电平变流器始终没有从实验室走向市场。随着技术的不断发展，三电平技术被越来越多的人所重视，同时也将其从中压大功率领域，引入到400V的低压小功率应用之中，各个国际知名功率器件厂家推出了大量适应于400V系统应用的集成二极管箝位三电平功率模块，并有逐渐取代传统两电平变流器的趋势，三电平模块化技术在UPS以及光伏逆变器中已成功应用，但在有源电力滤波器（APF）中的研究还处于起步阶段。

申请号为201210061526.1的一篇专利文献《三电平三相四线有源电力滤波器及其控制方法》中，公开了一种三电平的有源电力滤波器，该有源电力滤波器包括一个三电平逆变桥、两个电容、前级LC输出滤波器、后级LC输出滤波器和并网开关，该有源电力滤波器虽然采用了三电平技术，解决了功率密度低，体积大，损耗高的问题，但是由于该有源电力滤波器中只含有一个三电平逆变桥，当该逆变器出现故障时，整个滤波器将无法正常工作，工作过程不可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三电平有源电力滤波器，用以解决现有三电平有源电力滤波器可靠性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种三电平有源电力滤波器，包括三电平变流单元，所述三电平变流单元的交流侧用于连接电网，所述三电平变流单元至少包括两个三电平变流模块，各三电平变流模块的交流侧均用于连接电网，直流侧串联或并联连接。

该三电平有源电力滤波器还设有一个监控单元，各三电平变流模块的通讯端口与所述监控单元通讯连接。

所述三电平变流模块由三电平逆变桥组成。

所述三电平逆变桥为二极管箝位型结构的三电平逆变桥。

本实用新型达到的有益效果：本实用新型采用多个三电平逆变模块并联组成，并联方式使得各个逆变模块承受的电压应力大大减小，从根本上提高可靠性、降低成本，而且当其中一个逆变器故障时，可通过将该逆变器短接而退出工作，其他逆变器仍能够正常工作，保证滤波器仍能正常运行，提高三电平有源电力滤波器工作的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型三电平有源电力滤波器的结构图；

图2是三电平变流器主电路拓扑图；

图3是三电平变流模块后视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型有源电力滤波器包括一组三电平变流模块，各三电平变流模块均有一个驱动控制器，各驱动控制器的通讯端口均与监控单元通讯连接，各变流模块的交流侧均用于连接电网，直流侧为并联或串联连接，各变流模块之间接入负载采样线的方式为串联接入，也可采用并联接入，如果使用并联接入方式，各变流模块至采样端子排的采样线必须同样长，此目的主要是保证功率模块间采样均流。各变流模块通过RS485上传各自信息至监控单元后，可实现集中监控显示，各变流模块之间通讯线连接为并联方式，通讯规约使用RS485协议。

如图2，本实施例中，三电平变流模块的主电路拓扑采用二极管箝位型结构，电路中每一相由4个功率器件串联构成，对4个功率管按一定的开关逻辑进行驱动输出所需要的电平数，合成相应的正弦波形。电容C7、C8为电路提供2个相同的直流电压，以U相为例，D1、D2是两个箝位二极管，当S1与S2同时开通，S3与S4同时关断时，变流器输出正电压；当S2与S3同时开通，S1与S4同时关断时，变流器输出0电压；当S3与S4同时开通，S1与S2同时关断时，变流器输出负电压。按照一定逻辑控制S1～S4四个开关器件的通断，就可以在输出端合成三电平波形，在主电路中，箝位二极管的作用是：在中间两个开关管导通时把电平箝为零电位，同时把每个功率器件承受的关断电压箝位在直流母线电压的一半。

如图3所示，1为RS485通讯接口，2为CAN通讯接口，3为负载采样接口，4为拨码开关，5为辅电接口，6为功率线缆进线接口，7为直流电压输出接口。

RS485通讯接口，用作就地监控通信，另一路备用；负载采样端子，主要目的为了采集负载电流，确定负载电流中谐波/无功电流大小；拨码开关，主要目的是在变流模块并机后，使其明确所处的顺序位置；辅电接口，主要目的是为了给变流模块内部额定工作电压为AC220V的元器件提供；功率线缆进线接口，将变流模块接入至电网。