[发明专利]一种690V三电平三桥臂并联型有源滤波器

摘要

本发明公开一种690V三电平三桥臂并联型有源滤波器，包括负载电流传感器、电网电压传感器、APF侧电流传感器、二极管钳位型三电平拓扑电路、母排直流电压传感器、DSP控制器、重复PI控制器和逻辑CPLD器件；所述负载电流传感器、电网电压传感器、APF侧电流传感器和母排直流电压传感器分别将检测的电信号发送至DSP控制器，所述DSP控制器输出的信号经重复PI控制器和逻辑CPLD器件形成12路IGBT驱动信号，输出的12路IGBT驱动信号传送至二极管钳位型三电平拓扑电路用于对IGBT模块进行控制。本发明采用690V进行谐波以及无功补偿的问题，避免谐波引起的有源滤波器谐振问题，减少损耗以及降低谐波对通讯信号的影响。

主权项

1.一种690V三电平三桥臂并联型有源滤波器，其特征在于：包括负载电流传感器(2)、电网电压传感器(3)、APF侧电流传感器(6)、二极管钳位型三电平拓扑电路(15)、母排直流电压传感器(19)、DSP控制器(22)、重复PI控制器(23)和逻辑CPLD器件(24)；所述负载电流传感器(2)、电网电压传感器(3)、APF侧电流传感器(6)和母排直流电压传感器(19)分别将检测的电信号发送至所述DSP控制器(22)，所述DSP控制器(22)对接收的信号进行处理，DSP控制器(22)输出的信号经重复PI控制器(23)和逻辑CPLD器件(24)形成12路IGBT驱动信号，输出的12路IGBT驱动信号传送至二极管钳位型三电平拓扑电路(15)用于对IGBT模块进行控制；还包括非线性负载(1)、690V三相电源(4)、主断路器(5)、软启动电路(7)、LCL滤波器(11)和二极管钳位型三电平拓扑电路(15)；所述非线性负载(1)通过负载电流传感器(2)与主断路器(5)连接，所述690V三相电源(4)通过电网电压传感器(3)与主断路器(5)连接，所述主断路器(5)通过APF侧电流传感器(6)与软启动电路(7)连接，所述软启动电路(7)与LCL滤波器(11)连接，所述LCL滤波器(11)与二极管钳位型三电平拓扑电路(15)连接；所述软启动电路(7)包括主接触器(8)、软启动电阻(9)和软启动接触器(10)，所述软启动器电阻(9)与软启动接触器(10)串联后与主接触器(8)并联；所述LCL滤波器(11)包括滤波电容(12)、逆变桥侧电抗器(13)和网侧电抗器(14)，所述逆变桥侧电抗器(13)与网侧电抗器(14)进行串联，所述逆变桥侧电抗器(13)与网侧电抗器(14)的中点并联滤波电容(12)；所述二极管钳位型三电平拓扑电路(15)有三个桥臂，同一时间触发需12个触发脉冲，其中任意一个桥臂输出均有三种状态分别为高电平、零电平和低电平；所述DSP控制器(22)产生6路独立PWM输出信号，所述DSP控制器(22)译码产生12路IGBT触发脉冲PWM信号；采用DSP控制器(22)和逻辑CPLD器件(24)作为控制器的电力谐波治理专用设备，由指令电流运算电路和补偿电流产生电路组成，指令电流运算电路实时监视非线性负载线路上的电流i_xL，并将模拟电流采样转换为数字信号，送入DSP控制器(22)，DSP控制器(22)对信号进行处理，提取谐波分量作为补偿电流参考值；DSP控制器(22)通过控制算法跟踪补偿电流参考值并结合逻辑CPLD器件(24)输出12路IGBT开关管触发信号，通过驱动电路向IGBT送出驱动脉冲，驱动IGBT模块，产生与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波；谐波电流参考值计算步骤如下：步骤一：通过采集三相负载电流i_xL，x＝a,b,c；步骤二：利用瞬时无功功率理论，通过ip‑iq算法检测出谐波电流参考值i_xh^*，重复控制器的传递函数为：补偿器C(z)由重复控制增益K_r、超前环节Z^k和滤波器C₁(z)三部分组成：C(z)＝K_r·z^k·C₁(z)K_r用来控制稳定裕度和误差收敛速度的合理匹配，取值范围为0到1；相位补偿环节Z^k主要用来补偿P(z)和C(z)在低频段引起的相位滞后；C₁(z)为低通滤波器，主要对P(z)进行幅值补偿。