有源濾波器低開關(guān)損耗電路結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償電流調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三相有源濾波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有源濾波器低開關(guān)損耗電路結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償電流調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電能是現(xiàn)代社會(huì)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(fù)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(shè)備。諧波抑制裝置主要有無(wú)源濾波器和有源濾波器。其中三相有源濾波器較無(wú)源濾波器具有更好的諧波補(bǔ)償性能，但造價(jià)較高。
[0003]作為利用電力電子器件進(jìn)行諧波補(bǔ)償?shù)难b置，三相有源濾波器具有很高的開關(guān)頻率。傳統(tǒng)的三相有源濾波器對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，由于中低次諧波電流幅值較大，現(xiàn)有技術(shù)所使用的補(bǔ)償電流調(diào)制方法，不會(huì)考慮功率管所承受的電壓與通過的電流的大小對(duì)開關(guān)損耗的影響。這樣，當(dāng)通過電流較大，承受電壓較高時(shí)，有源濾波器開關(guān)損耗明顯，容易造成設(shè)備的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，提供一種補(bǔ)償精度好的有源濾波器低開關(guān)損耗電路結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償電流調(diào)制方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明有源濾波器低開關(guān)損耗電路結(jié)構(gòu)包括IGBT三相逆變橋、MOSFET三相逆變橋和電容，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)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(gòu)要點(diǎn)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)極與第六IGBT發(fā)射極相連。
[0008]本發(fā)明有源濾波器低開關(guān)損耗補(bǔ)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(jì)算調(diào)制電壓信號(hào)，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(hào)；Sign(Ua)為判斷ua符號(hào)操作，若ua為正，則Sign(Ua)為1，若\為負(fù)，則Sign(Ua)為-1 ;iTa、iTb、iT。為最終對(duì)輸出補(bǔ)償電流波形進(jìn)行調(diào)制的三相電壓調(diào)制信號(hào)。
[0012]2)鉗制相選取。
[0013]A相電壓30。?150°、210°?270°區(qū)間內(nèi)設(shè)置為鉗制相，比較30。?150°區(qū)間內(nèi)AB兩相電流瞬時(shí)值大小，若A相瞬時(shí)電流絕對(duì)值大于B相，則鉗制A相電壓，使A相在該區(qū)間內(nèi)開關(guān)管不動(dòng)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(shí)值大小，若A相瞬時(shí)電流絕對(duì)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(shí)值大小，若A相瞬時(shí)電流絕對(duì)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(shí)值大小，若A相瞬時(shí)電流絕對(duì)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(guān)損耗電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)三相逆變橋共用同一個(gè)直流側(cè)電容，其中一側(cè)功率管具有較高的開關(guān)速度，用于補(bǔ)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(bǔ)償幅值大的中低次諧波電流；開關(guān)頻率低但能通過大電流的功率管補(bǔ)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(bǔ)償電流調(diào)制方法無(wú)法降低有源濾波器開關(guān)損耗的問題。
[0021]由于開關(guān)管的開關(guān)損耗主要受開關(guān)管動(dòng)作時(shí)刻所通過電流和開關(guān)次數(shù)決定，所以在開關(guān)管動(dòng)作的時(shí)刻，通過電流越大，開關(guān)損耗越大。本發(fā)明在每一個(gè)采樣周期內(nèi)設(shè)置鉗制電壓相能夠保證總存在三相開關(guān)管中的一相不發(fā)生開關(guān)動(dòng)作，從而減少三分之一的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)。選擇輸出補(bǔ)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(guān)管不動(dòng)作能夠最大程度的降低開關(guān)損耗。將本發(fā)明中的低開關(guān)損耗補(bǔ)償電流調(diào)制方法應(yīng)用到低開關(guān)頻率、大電流容量一側(cè)，能夠在保證補(bǔ)償精度的條件下，有效地降低開關(guān)損耗。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)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(hào)鉗制相選取實(shí)例示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的低開關(guān)損耗補(bǔ)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(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖所示，計(jì)算有源濾波器的三相參考電壓調(diào)制信號(hào)u\b。并采樣三相輸出的補(bǔ)償電流Ifabe并判斷三相電壓調(diào)制信號(hào)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(hào)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(jìn)一步比較這兩相的實(shí)際輸出補(bǔ)償電流的絕對(duì)值，并選擇絕對(duì)值較大的一相作為被鉗制相。
[0028]設(shè)置調(diào)制電壓鉗制相的優(yōu)勢(shì)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(guān)管不做開關(guān)動(dòng)作。
[0029]以A相作為被鉗制相為例，調(diào)制電壓信號(hào)的計(jì)算利用如下公式。
[0030]u0=s i gn (Ua) * (Vdc/2) -Ua
氺氺氺 ，