有源濾波器低開關損耗電路結(jié)構及補償電流調(diào)制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于三相有源濾波技術領域，尤其涉及一種有源濾波器低開關損耗電路結(jié)構及補償電流調(diào)制方法。
【背景技術】
[0002]電能是現(xiàn)代社會不可缺少的重要能源。供電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量受到非線性負載的影響，不可避免的產(chǎn)生諧波電流，降低能源利用效率，損害電力設備。諧波抑制裝置主要有無源濾波器和有源濾波器。其中三相有源濾波器較無源濾波器具有更好的諧波補償性能，但造價較高。
[0003]作為利用電力電子器件進行諧波補償?shù)难b置，三相有源濾波器具有很高的開關頻率。傳統(tǒng)的三相有源濾波器對諧波電流進行補償時，由于中低次諧波電流幅值較大，現(xiàn)有技術所使用的補償電流調(diào)制方法，不會考慮功率管所承受的電壓與通過的電流的大小對開關損耗的影響。這樣，當通過電流較大，承受電壓較高時，有源濾波器開關損耗明顯，容易造成設備的損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種補償精度好的有源濾波器低開關損耗電路結(jié)構及補償電流調(diào)制方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，本發(fā)明有源濾波器低開關損耗電路結(jié)構包括IGBT三相逆變橋、MOSFET三相逆變橋和電容，其結(jié)構要點IGBT三相逆變橋包括第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT，MOSFET三相逆變橋包括第一 MOSFET、第二 MOSFET、第三 M0SFET、第四 MOSFET、第五 MOSFET、第六 MOSFET，其結(jié)構要點第一 IGBT集電極、第二 IGBT集電極、第三IGBT集電極、第一 MOSFET漏極、第二 MOSFET漏極、第三MOSFET漏極、電容一端相連，第四IGBT發(fā)射極、第五IGBT發(fā)射極、第六IGBT發(fā)射極、第四MOSFET源極、第五MOSFET源極、第六MOSFET源極、電容另一端相連；第一 IGBT發(fā)射極、第四IGBT集電極、第一電感一端相連，第二 IGBT發(fā)射極、第五IGBT集電極、第二電感一端相連，第三IGBT發(fā)射極、第六IGBT集電極、第三電感一端相連，第一電感另一端與交流電壓源Usa —端相連，第二電感另一端與交流電壓源Usb —端相連，第三電感另一端與交流電壓源Usc 一端相連，電壓源Usa另一端、電壓源Usb另一端、電壓源Usc另一端相連接地。
[0006]所述第一 MOSFET源極、第四MOSFET漏極、第四電感一端相連，第二 MOSFET源極、第五MOSFET漏極、第五電感一端相連，第三MOSFET源極、第六MOSFET漏極、第六電感一端相連，第四電感另一端與A相諧波源相連，第五電感另一端與B相諧波源相連，第六電感另一端與C相諧波源相連。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述第一 IGBT集電極與第一二極管陰極相連,第一二極管陽極與第一 IGBT發(fā)射極相連；第二 IGBT集電極與第二二極管陰極相連，第二二極管陽極與第二 IGBT發(fā)射極相連；第三IGBT集電極與第三二極管陰極相連，第三二極管陽極與第三IGBT發(fā)射極相連；第四IGBT集電極與第四二極管陰極相連，第四二極管陽極與第四IGBT發(fā)射極相連；第五IGBT集電極與第五二極管陰極相連，第五二極管陽極與第五IGBT發(fā)射極相連；第六IGBT集電極與第六二極管陰極相連，第六二極管陽極與第六IGBT發(fā)射極相連。
[0008]本發(fā)明有源濾波器低開關損耗補償電流調(diào)制方法，包括以下步驟。
[0009]I)以A相作為被鉗制相，計算調(diào)制電壓信號，采用以下公式。
[0010]Utl=Sign (Ua) * (Vdc/2)-Ua
氺氺氺 ，
U a = U a + U0
氺氺氺 ，
U b = U b + U0
氺氺氺 ，
U c = U c + U0O
[0011]Vdc為有源濾波器直流母線電壓，Ua為A相電壓，u\、u\、u*。為有源濾波器的三相參考電壓調(diào)制信號；Sign(Ua)為判斷ua符號操作，若ua為正，則Sign(Ua)為1，若\為負，則Sign(Ua)為-1 ;iTa、iTb、iT。為最終對輸出補償電流波形進行調(diào)制的三相電壓調(diào)制信號。
[0012]2)鉗制相選取。
[0013]A相電壓30。?150°、210°?270°區(qū)間內(nèi)設置為鉗制相，比較30。?150°區(qū)間內(nèi)AB兩相電流瞬時值大小，若A相瞬時電流絕對值大于B相，則鉗制A相電壓，使A相在該區(qū)間內(nèi)開關管不動作；反之鉗制B相電壓。
[0014]比較210°?270°區(qū)間內(nèi)AC兩相電流瞬時值大小，若A相瞬時電流絕對值大于C相，則鉗制A相電壓(即保持A相電壓值不變)，反之鉗制C相電壓。
[0015]所述鉗制電壓值為所述電容兩端電壓Vdc。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述30°?150°區(qū)間劃分為30°?90°區(qū)間和90。?150。區(qū)間。
[0017]比較30°?90°區(qū)間內(nèi)AB兩相電流瞬時值大小，若A相瞬時電流絕對值大于B相，則鉗制A相電壓，反之鉗制B相電壓。
[0018]比較90°?150°區(qū)間內(nèi)AC兩相電流瞬時值大小，若A相瞬時電流絕對值大于C相，則鉗制A相電壓，反之鉗制C相電壓。
[0019]本發(fā)明有益效果。
[0020]本發(fā)明有源濾波器低開關損耗電路結(jié)構兩個三相逆變橋共用同一個直流側(cè)電容，其中一側(cè)功率管具有較高的開關速度，用于補償幅值小的高次諧波電流，另一側(cè)功率管為常規(guī)功率管，用于補償幅值大的中低次諧波電流；開關頻率低但能通過大電流的功率管補償剩余的中低次諧波電流，能夠更好的發(fā)揮功率管的特性，解決現(xiàn)有補償電流調(diào)制方法無法降低有源濾波器開關損耗的問題。
[0021]由于開關管的開關損耗主要受開關管動作時刻所通過電流和開關次數(shù)決定，所以在開關管動作的時刻，通過電流越大，開關損耗越大。本發(fā)明在每一個采樣周期內(nèi)設置鉗制電壓相能夠保證總存在三相開關管中的一相不發(fā)生開關動作，從而減少三分之一的開關動作次數(shù)。選擇輸出補償電流較大的一相作為鉗制相的意義在于，選擇通過電流最大的一相的開關管不動作能夠最大程度的降低開關損耗。將本發(fā)明中的低開關損耗補償電流調(diào)制方法應用到低開關頻率、大電流容量一側(cè)，能夠在保證補償精度的條件下，有效地降低開關損耗。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
[0023]圖1是本發(fā)明中電壓調(diào)制信號鉗制相選取實例示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的低開關損耗補償電流調(diào)制方法流程圖。
[0025]圖3是本發(fā)明中有源濾波器的電路結(jié)構圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖所示，計算有源濾波器的三相參考電壓調(diào)制信號u\b。并采樣三相輸出的補償電流Ifabe并判斷三相電壓調(diào)制信號所處相位，并根據(jù)所處相位選擇三相中的兩相作為調(diào)制電壓信號有可能被鉗制的相。
[0027]有可能被鉗制的兩相選擇判據(jù)為:電壓的相位位于30°?150°、210°?270°以內(nèi)的兩相。進一步比較這兩相的實際輸出補償電流的絕對值，并選擇絕對值較大的一相作為被鉗制相。
[0028]設置調(diào)制電壓鉗制相的優(yōu)勢是，該相的調(diào)制電壓可以一直處于有源濾波器直流母線電壓一半的位置，該相開關管不做開關動作。
[0029]以A相作為被鉗制相為例，調(diào)制電壓信號的計算利用如下公式。
[0030]u0=s i gn (Ua) * (Vdc/2) -Ua
氺氺氺 ，