[实用新型]一种三相四桥臂有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及有源电力滤波器设备技术领域，尤其涉及采用一种具有LCL型滤波器的三相四桥臂有源电力滤波器。

背景技术

各种非线性负荷的广泛应用使得公共电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性已引起人们高度的关注。目前，采用有源电力滤波器(Active Power Filter-APF)是进行谐波抑制的重要手段和发展方向之一。APF是一种电力电子装置，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，既可以对一个谐波源单独补偿，也可对多个谐波源集中补偿，因而得到了广泛的应用。

在我国，380V低压系统均采用三相四线制供电，三相四桥臂APF则是治理三相四线制系统中谐波及中性线不平衡电流的最有效手段之一。三桥臂结构的三相四线制有源滤波器在功率单元结构上与三相三线制的三电平有源滤波器具有非常好的兼容性，唯一的区别是四线制有源滤波器需要从N桥臂中点引出一根中线。目前的三相四桥臂APF的各桥臂均需要输出滤波器，常见的有单电感的L型滤波器，电感电容组合的LC型滤波器和电感电容电感组合的LCL型滤波器。参见图1，传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的系统结构，包括8个带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，分别记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，四个桥臂并联，每个桥臂上有两个IGBT串联，即绝缘栅双极型晶体管S1和S2串联，绝缘栅双极型晶体管S3和S4串联，绝缘栅双极型晶体管S5和S6串联，绝缘栅双极型晶体管S7和S8串联。A、B、C桥臂中点分别对N桥臂中点为逆变器输出相应A、B、C相，A、B、C相线上均设置有LCL型滤波器逆变器侧滤波电感L₁，中性线上设置有滤波电感L_N。

单电感L型滤波器结构简单，具有控制简单的优点。但是在大容量场合，开关频率降低而高频谐波增多，其对高频谐波的衰减能力不够。相比于L型滤波器，LCL型滤波器具有三阶低通滤波特性，对谐波电流具有更强的衰减抑制作用，从而可采用相对较小的滤波电感，可有效减小系统的体积和降低损耗。但目前的LCL型滤波器的频率响应特性中存在一个谐振峰值点，会导致APF系统的不稳定。在电容支路串联电阻可有效抑制该谐振峰，但会消耗额外的有功功率，降低系统的效率。

实用新型内容

本实用新型提出一种新的三相四桥臂有源电力滤波器，解决三相四桥臂有源电力滤波器中LCL滤波器的拓扑结构问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案包括一种三相四桥臂有源电力滤波器，包括四桥臂结构，四桥臂分别为A、B、C、N桥臂，设置LCL型滤波器，包括A、B、C相分别相应的逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感和旁路电容；

A相的逆变器侧滤波电感串联于A桥臂中点与A相的网侧滤波电感之间，B相的逆变器侧滤波电感串联于B桥臂中点与B相的网侧滤波电感之间，C相的逆变器侧滤波电感串联于C桥臂中点与C相的网侧滤波电感之间；

A相的旁路电容一端连接在A桥臂逆变器侧滤波电感与A相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接；

B相的旁路电容一端连接在B桥臂逆变器侧滤波电感与B相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接；

C相的旁路电容一端连接在C桥臂逆变器侧滤波电感与C相的网侧滤波电感之间，另一端与N桥臂引出的中性线短接。

而且，A、B、C相的旁路电容与N桥臂引出的中性线短接在同一点。

而且，N桥臂引出的中性线上未设置滤波电感。

本实用新型将LCL型滤波器应用于三相四桥臂APF系统中，可具有对高频谐波更强的抑制衰减作用，同时可省去中性线上的电感，降低了装置成本投资，并利用电容电流反馈替代电容支路的串联电阻，提高了系统效率，在保证系统稳定的同时避免了有功损耗。本实用新型能进一步提高三相四桥臂APF的谐波抑制和中线不平衡电流的补偿能力，性能优良。与单电感滤波器相比在具有相同的高频谐波抑制效果情况下，可以采用更少的电感，从而能减小装置体积和硬件投资，对于提高三相四桥臂APF的工程实用化程度具有重要的现实意义。

附图说明

图1是传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的系统结构图；

图2是本实用新型实施例的系统结构图；

图3是本实用新型实施例的应用工作原理框图；

图4是传统的单电感滤波器应用于三相四桥臂APF的工作仿真示意图。