[发明专利]一种新型的三相四线制有源滤波器

说明书

本发明公开了一种新型的三相四线制有源滤波器，该滤波器的组成部分主要包括：电网电源(1)、非线性负载(2)、指令电流运算模块(3)、电流跟踪控制模块(4)、驱动模块(5)、PWM变换器(6)，其特征在于：电网电源(1)与非线性负载(2)直接连接；非线性负载(2)侧电流通过指令电流运算模块(3)分离出指令电流；指令电流输出到电流跟踪控制模块(4)生成调制信号，再通过与选定的载波相比较得到PWM波；PWM波输出给驱动模块(5)得到补偿电流；补偿电流与电网电源(1)侧电流同时输出到PWM变换器(6)叠加，得到滤波后与电网基波同相位的正弦电流。该滤波器采用三相四线制，可以对三相不对称电流进行谐波和无功的补偿；并且采用了一种新型的ip‑iq检测法，简化了分离谐波分量的计算。

技术领域

本发明涉及滤波器领域，特别涉及一种三相四线制有源滤波器。

背景技术

随着科学技术的发展,现代工业化的程度提高，办公自动化和家用电器的大量使用，以及各种非线性的电力电子器件广泛应用，整流器、逆变器等变频设备大量出现于工业、交通运输、电气公司等各类场合,传统的电动机等线性负载被大型炼钢电弧炉、大功率晶闸管整流传动装置、直流电机驱动器等非线性电力负荷代替，产生严重的谐波污染,轻则是电气设备过热，造成设备损耗和噪声，重则使电机、变压器等绝缘老化，发生故障甚至事故。这就需要对电网中的谐波进行过滤，较实用的办法是在电源输入端安装有源滤波器。因此,电力有源滤波器无论在理论研究，还是工程实际方面都具有重大意义。

实际运用中，它还可动态抑制谐波、补偿无功，并实现对幅值和频率都变化的谐波进行跟踪补偿；它能提高母线直流电压，比一般变频器或并网逆变器有更高的母线耐压，这在提高直流相应速度、保证补偿效果等实际场合中有很大意义。

但是如今的有源滤波器在动态性、补偿效果、自主调节性能方面还有很多需改进的地方，工业应用上不能得到很好的推广，因此开发一种新型的自调能力强的有源滤波器成为了当前滤波器研究的一个热点。

发明内容

本发明设计了一种新型的三相四线制有源滤波器，针对性的解决了传统有源滤波器动态性差、补偿效果一般的问题。实现本发明目的的技术解决方案为：

1)一种新型的三相四线制有源滤波器，该滤波器的组成部分主要包括：电网电源1、非线性负载2、指令电流运算模块3、电流跟踪控制模块4、驱动模块5、PWM变换器6，其特征在于：电网电源1与非线性负载2直接连接；非线性负载2侧电流通过指令电流运算模块3分离出指令电流；指令电流输出到电流跟踪控制模块4生成调制信号，再通过与选定的载波相比较得到PWM波；PWM波输出给驱动模块5得到补偿电流；补偿电流与电网电源1侧电流同时输出到PWM变换器6叠加，得到滤波后与电网基波同相位的正弦电流。

2)指令电流运算模块3采用一种新型的ip-iq检测法，去掉多余的三相-两相矩阵变换，通过直接计算有功电流和无功电流的瞬时值来获得直流成分，进而分离出谐波分量。

3)驱动模块5采用三相半桥逆变结构。

4)电流跟踪控制模块4的控制核为DSP，从而最大化地跟踪指令电流，发挥对谐波和无功补偿的性能。

本发明与传统有源滤波器相比，其显著优点：

(1)该滤波器结构采用三相四线制电容中分式，不仅可以用在三相对称系统中补偿谐波，还能够在三相不对称电网中进行谐波和无功的补偿，甚至可以消除不对称负载产生的零序电流分量。

(2)分离谐波分量的计算方法采用一种新型的ip-iq检测法，简化了繁琐的矩阵变换过程，大大减小了计算量。

(3)驱动模块采用三相半桥逆变结构，具有良好的可靠性，并且减少了开关器件从而降低成本。