[发明专利]有源电力滤波器的输出滤波电路、滤波方法及设计方法

摘要

本发明公开了一种有源电力滤波器的输出滤波电路、滤波方法及设计方法，有源电力滤波器的输出滤波电路由逆变器侧电感L₁、网侧电感L₂、网侧并联电阻R_g、阻尼支路R_dC_d、高通支路C_h、单倍开关谐波支路C_fL_f、双倍开关谐波支路C_fdL_fd组成。本发明的DRLCL电路可以有效的滤除1kHz以上的高次谐波，单倍及双倍开关谐波，滤波效果完全满足IEEE519-1992关于各次谐波的要求，并且不会增加控制系统的复杂性。

主权项

一种有源电力滤波器的输出滤波电路，其特征在于，由逆变器侧电感L₁、网侧电感L₂、网侧并联电阻R_g、阻尼支路、高通支路C_h、单倍开关谐波支路、双倍开关谐波支路构成；记网侧的正端为A、并联支路公共点为B、逆变侧的正输出端为C、逆变侧的负输出端和网侧的负端短接点为D；逆变器侧电感L₁接在B和C之间；网侧电感L₂和网侧并联电阻R_g并联的A和B之间；阻尼支路、高通支路C_h、单倍开关谐波支路和双倍开关谐波支路均并联在B和D之间；所述的阻尼支路由电阻R_d和电容C_d串接而成；所述的单倍开关谐波支路由电容C_f和电感L_f串接而成；所述的双倍开关谐波支路由电容C_fd和电感L_fd串接而成；(1)逆变器侧电感L₁满足下式：$\frac{U_{dc}{T}_s}{8\&times;10{\mathrm{\%I}}_{refm}}\&lt;L_1\&lt;\frac{5U_{dc}{T}_s}{3{\mathrm{\&Delta;i}}_{ref}}$其中，I_refm是有源电力滤波器输出峰值电流，U_dc是直流电压，Ts是开关周期,△i_ref为一个控制周期参考电流变化量，取为有源电力滤波器的输出电流的1/5；(2)所述的网侧电感L₂与并联电容总和C_all设计满足：网侧电感L₂和并联的总电容是抑制并网输出电流高频纹波，对低频段影响很小，所以两个参数的设计要综合考虑；电感L₁+L₂上的总压降不能高于逆变器接入电网点总电压的10％，同时为了保证有源电力滤波器的低频控制性能和高频滤波性能，LCL输出滤波电路的谐振频率f_res设计为：10f₁<f_res<0.5f_s，f₁是基波频率，f_s是单倍开关频率；并联电容的总数值要满足装置的无功功率的要求：并联支路总电容的无功容量要求小于装置无功容量的5％；C_all为所有并联支路电容的代数和，C_all的表达式为C_all＝C_h+C_f+C_fd+C_d；(3)并联支路其余参数设计满足：$\{\begin{array}{c}{C}_d=\frac{1}{2}{C}_{all}\\ C_h=\frac{1-k}{2}{C}_{all}\\ C_f=\frac{20k}{54}{C}_{all},C_{fd}=\frac{7k}{54}{C}_{all}\end{array},$其中k为滤波配比因子，根据系统谐振峰值最低点来确定；C_all为所有并联支路电容的代数和，C_all的表达式为C_all＝C_h+C_f+C_fd+C_d；(4)R_d的选取：选取1Ω<R_d<3Ω；网侧并联电阻R_g的设计先根据下面表达式确定并联谐振频率fsp，再根据关系图的沟壑带选取Rg的取值；$f_{sp}=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_f+C_{fd}}{C_f{C}_{fd}(L_{fd}+L_f)}};$所述的关系图是下式中分母模值|R_gZ_fm+Z_fz|与频率f和R_g的关系图；$Z_{//R}=\frac{R_g{Z}_{fz}}{R_g{Z}_{fm}+Z_{fz}}$其中，Z_//R为R_g与两条并联的开关谐波支路的并联阻抗；$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{fz}}=s^4{L}_f{C}_f{L}_{\mathrm{fd}}{C}_{\mathrm{fd}}+s^2(L_f{C}_f+L_{\mathrm{fd}}{C}_{\mathrm{fd}})+1\\ Z_{\mathrm{fm}}=s^3{C}_f{C}_{\mathrm{fd}}(L_f+L_{\mathrm{fd}})+s(C_f+C_{\mathrm{fd}})\end{array},$s表示频域的因子，即s＝jω。