有源滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有源滤波器，包括IGBT功率模块，IGBT功率模块包括直流输入端、三相四桥臂逆变电路和三相输出端，三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，中线桥臂的中间节点通过三条中线支路分别连接至三相输出端。三相四桥臂逆变电路相当于在三相三线逆变电路上增加一个桥臂，产生中性点电压，提供中性点电流流经通路，使三相四桥臂逆变电路产生三个独立的电压，在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压对称，不存在对直流电压利用率低的问题，工作效率高且系统体积小，有效解决了三相不平衡问题。
【专利说明】有源滤波器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电气设备领域，更具体地说，它涉及一种有源滤波器。
【背景技术】
[0002]有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。
[0003]顾名思义该装置需要提供电源(用以补偿主电路的谐波)，其应用可克服LC滤波模块等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等弓I起的问题。
[0004]目前，市场上的有源滤波器，如申请号为03250303.2的中国专利公开的有源电力滤波器，它包括IGBT功率模块和控制器，所述控制器包括耦接的检测模块、控制模块和驱动模块，所述驱动模块与IGBT功率模块连接。检测模块用于采集电网电压、负载电流和三相补偿电流，控制模块用于根据采集到的电网电压、负载电流和三相补偿电流进行谐波检测、指令提取及信号处理，进而输出PWM信号，驱动单元用于对PWM信号功率放大后以控制IGBT功率模块，IGBT功率模块产生补偿电流，进行无功补偿。这种有源滤波器，其IGBT功率模块一般采用三相三桥臂逆变电路，由3个桥臂组成的拓扑结构。不能有效解决三相系统中的不平衡问题，而三相不平衡问题将严重影响电能质量，对设备造成损坏，为了满足给不对称负载供电的要求，输出必须具有中线端，即三相四线输出。常用方案有:一、直流输入端并联2个等值电容，电容中点作为三相输出的中线端，该法易实现，但直流电压的利用率低，工作效率低；二、在三相输出端加入I个自耦变压器，用该变压器形成中点，但变压器增加了系统的体积和重量。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能有效解决三相不平衡问题、工作效率高且系统体积小的有源滤波器。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种有源滤波器，包括IGBT功率模块和控制器，所述控制器包括依次串联的检测模块、控制模块和驱动模块，所述驱动模块与IGBT功率模块连接，所述IGBT功率模块包括直流输入端、三相四桥臂逆变电路和三相输出端，所述三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，所述三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，所述中线桥臂的中间节点通过三条中线支路分别连接至三相输出端。
[0007]通过采用上述技术方案，三相四桥臂逆变电路相当于在以往的三相三线逆变电路的基础上增加一个桥臂对其直接控制，产生中性点电压，并提供中性点电流流经通路，使得三相四桥臂逆变电路可以产生三个独立的电压，从而有能力在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称，简单的拓扑结构加之合理的控制策略，即不存在对直流电压利用率低的问题，工作效率高且系统体积小，工作可靠，有效解决了三相不平衡问题。
[0008]本实用新型进一步设置为:所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点与相应的三相输出端之间均串联有交流滤波电感，所述三条中线支路与三相输出端之间均串联有交流滤波电容。
[0009]通过采用上述技术方案，由交流滤波电感和交流滤波电容构成交流滤波电路，阻挡并短路超过本身频率的或外来的高频交流干扰成分，对电流滤波后注入三相输入端，使电路运行更稳定。
[0010]本实用新型进一步设置为:所述滤波电容的公共节点与中线桥臂的中间节点之间串联连接有中点电感。
[0011]通过采用上述技术方案，当三相电流不对称时，中点电感上将流过电流，中点电感主要起到平滑中点电流的作用，对每相电流都有平衡效果。
[0012]本实用新型进一步设置为:所述直流输入端并联有直流滤波电容。
[0013]通过采用上述技术方案，起到在负载突然变大时，直流滤波电容可以和直流输入端一起向负载提供电流，滤去杂波，起到滤波作用，保持直流电压的平滑，使电路运行更稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型有源滤波器实施例的电路原理图。
[0015]附图标记说明:1、直流输入端；2、IGBT功率模块；21、三相四桥臂逆变电路；211、A相桥臂；212、B相桥臂；213、C相桥臂；214、中线桥臂；22、交流滤波电感；23、交流滤波电容；24、中点电感；3、三相输出端；31、直流滤波电容；4、控制器；41、检测模块；42、控制模块；43、驱动模块；5、中线支路。
【具体实施方式】
[0016]参照图1对本实用新型有源滤波器实施例做进一步说明。
[0017]一种有源滤波器，包括IGBT功率模块2和控制器4，所述控制器4包括依次串联的检测模块41、控制模块42和驱动模块43，所述驱动模块43与IGBT功率模块2连接，所述IGBT功率模块2包括直流输入端1、三相四桥臂逆变电路21和三相输出端3，所述三相四桥臂逆变电路21与直流输入端I并联，所述三相四桥臂逆变电路21包括并联的A相桥臂211、B相桥臂212、C相桥臂213和中线桥臂214，所述A相桥臂211、B相桥臂212和C相桥臂213的中间节点分别连接至三相输出端3，所述中线桥臂214的中间节点通过三条中线支路5分别连接至三相输出端3。
[0018]检测模块41、控制模块42和驱动模块43在【背景技术】引证的专利文件中已有记载，故在此不做赘述。
[0019]A相桥臂211、B相桥臂212、C相桥臂213和中线桥臂214均采用相同的拓扑结构，它包括IGBT模块，该IGBT模块其可采用型号为6MBI100UB-120、2MBI75S-12、2MBI100S-12等的IGBT模块，其选择依据电网的额定电压以及设备运行的最大负载电流而定，本领域的技术人员能悉知地选择适应的电压等级和电流等级的IGBT模块。
[0020]通过采用上述技术方案，三相四桥臂逆变电路21相当于在以往的三相三线逆变电路的基础上增加一个桥臂对其直接控制，产生中性点电压，并提供中性点电流流经通路，使得三相四桥臂逆变电路21可以产生三个独立的电压，从而有能力在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称，简单的拓扑结构加之合理的控制策略，即不存在对直流电压利用率低的问题，工作效率高且系统体积小，工作可靠，有效解决了三相不平衡问题。
[0021]所述A相桥臂211、B相桥臂212和C相桥臂213的中间节点与相应的三相输出端3之间均串联有交流滤波电感22，所述三条中线支路5与三相输出端3之间均串联有交流滤波电容23。
[0022]通过采用上述技术方案，由交流滤波电感22和交流滤波电容23构成交流滤波电路，阻挡并短路超过本身频率的或外来的高频交流干扰成分，对电流滤波后注入三相输入端，使电路运行更稳定。
[0023]所述滤波电容的公共节点与中线桥臂214的中间节点之间串联连接有中点电感24。
[0024]通过采用上述技术方案，当三相电流不对称时，中点电感24上将流过电流，中点电感24主要起到平滑中点电流的作用，对每相电流都有平衡效果。
[0025]所述直流输入端I并联有直流滤波电容31。
[0026]通过采用上述技术方案，起到在负载突然变大时，直流滤波电容31可以和直流输入端I 一起向负载提供电流，滤去杂波，起到滤波作用，保持直流电压的平滑，使电路运行更稳定。
【权利要求】
1.一种有源滤波器，包括IGBT功率模块和控制器，所述控制器包括依次串联的检测模块、控制模块和驱动模块，所述驱动模块与IGBT功率模块连接，其特征是:所述IGBT功率模块包括直流输入端、三相四桥臂逆变电路和三相输出端，所述三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，所述三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，所述中线桥臂的中间节点通过三条中线支路分别连接至三相输出端。
2.根据权利要求1所述的有源滤波器，其特征是:所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点与相应的三相输出端之间均串联有交流滤波电感，所述三条中线支路与三相输出端之间均串联有交流滤波电容。
3.根据权利要求2所述的有源滤波器，其特征是:所述滤波电容的公共节点与中线桥臂的中间节点之间串联连接有中点电感。
4.根据权利要求1或2或3所述的有源滤波器，其特征是:所述直流输入端并联有直流滤波电容。
【文档编号】H02J3/26GK204068282SQ201420457599
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2013年11月23日
【发明者】林道飞, 金良赞, 林婷婷, 林诣凯, 杨迪芬 申请人:信元瑞电气有限公司