本实用新型涉及一种电力滤波器，具体涉及一种无锁相环的三相五电平有源滤波器，属于有源滤波技术领域。
背景技术：
谐波的研究与治理对于现代工业生产有重要的意义，谐波不仅降低电能生产、传输和利用的效率，而且给供、用电的正常运行带来严重的危险。对于电力系统谐波会放大电力系统局部并联谐振或串联谐振现象，导致谐波含量变大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电设备保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电气设备，谐波可以使电气设备产生振动和噪声，还容易产生过热现象，促使绝缘老化，缩短设备使用寿命，甚至出现故障或烧毁。谐波还会使电动机振动并加速其老化，降低高精度产品的质量。谐波对于通信和电子设备也会产生严重的干扰。电力电子装置所产生的谐波污染已经成为阻碍电力电子技术发展的障碍，这就迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的治理研究。有源滤波器是一种动态抑制谐波的新型电力电子装置，能对频率和大小变化的谐波进行补偿，是一种理想的谐波补偿装置，是目前电力电子技术领域的研究热点。多电平逆变在有源滤波器中更适用于大容量变换，并且其输出电压更接近期望波形、电压变化率小、开关频率低、损耗小、效率高等特点，受到人们的广泛关注。由于受到目前功率开关管耐压等级的限制往往采用多电平拓扑结构。而同时无锁相环控制环节可以更准确、实时的进行检测，有效的进行补偿。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种无锁相环的三相五电平有源滤波器，通过采用三相五电平逆变电路，利用多电平拓扑有效的降低主电路功率器件的开关频率，以较低的开关频率获得较高频率的输出电压波形，同时无锁相控制环节可以更准确、实时的进行检测，有效的进行补偿。
为实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案实现。
无锁相环的三相五电平有源滤波器，其特征在于：包括检测控制模块、驱动模块和有源滤波器主电路，所述的检测控制模块包括源电压检测模块（1）、电流传感器1（2）、电流传感器2（3）、调理电路（6）、直流侧电压检测模块（4）和DSP控制器（9）；所述直流侧电压检测模块（4）包括电压传感器（7）和电压调理电路（8）；所述有源滤波器主电路（11）是三相五电平逆变电路；源电压检测模块（1）通过调理电路（6）和DSP控制器（9）进行连接，所述电流传感器1（2）通过调理电路（6）与DSP控制器（9）连接，所述电流传感器2（3）通过调理电路（6）与DSP控制器（9）连接，所述直流侧电压检测模块（4）中的电压传感器（7）与直流侧电容进行连接，并通过电压调理电路（8）与DSP控制器（9）连接，DSP控制器（9）的输出端连接驱动模块（10），驱动模块（10）输出端与有源滤波器主电路（11）相连，有源滤波器主电路（11）通过电抗器（5）相接，并且连接到三相电网。
所述检测与控制模块通过无锁相控制环节对其进行准确、实时的检测，所述驱动模块，将脉冲信号放大驱动主电路开关管；所述有源滤波器主电路，产生补偿电流，注入电网中以消除谐波电流。
进一步，有源滤波器主电路包括：上左桥臂，下左桥臂，中桥臂，右桥臂。所述上左桥臂，包括MOSFET器件S1、S3、S5分别和续流二极管D7、D8、D9并联构成，所述下左桥臂，包括MOSFET器件S2、S4、S6分别和续流二极管D10、D11、D12并联构成，所述中桥臂，包括MOSFET器件S10、S11、S12分别和续流二极管D4、D5、D6串联构成，所述右桥臂，包括MOSFET器件S7、S8、S9分别和续流二极管D1、D2、D3并联构成。
具体地，分别利用直流侧电压检测模块4和电流传感器1检测有源滤波器主电路11直流侧电压和负载侧电流，再分别通过调理电路6进入DSP控制器9；利用电流传感器2检测有源滤波器主电路11并且通过调理电路6进入DSP控制器9；利用电压检测模块1检测源电压，后通过调理电路6进入DSP控制器9进行软件锁相；由DSP控制器9计算出基波电流值，与负载电流做差，得到的谐波指令电流与有源滤波器主电路11的输出电流之差，使DSP控制器9最终产生PWM信号；通过驱动模块10，控制有源滤波器主电路11的开关管的通断，有源滤波器主电路11输出端通过电抗器5连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波。
进一步，所述DSP控制器采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
进一步，所述电压检测模块采用宇波模块CHV-25P霍尔电压传感器；所述电流检测模块采用宇波模块CHB-25NP霍尔电流传感器；所述驱动模块采用HCNW3120隔离驱动芯片；所述的逆变主电路的开关器件选用型号为IRFP460的MOSFET。
实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：本实用新型提供的三相五电平逆变电路，多电平逆变以其输出电压更接近期望波形、电压变化率小、开关频率低、损耗小、效率高等特点。而同时无锁相环控制环节可以更准确、实时的进行检测，有效的进行补偿。此外，减少的开关器件可降低系统功率损耗，同时均衡各个功率开关管的开关频率，从而提高系统整体的开关频率、效率以及系统的稳定性。
附图说明：
图1是本实用新型所述的无锁相环的三相五电平有源滤波器的原理结构图。
图中：1-源电压检测模块；2-电流传感器1；3-电流传感器2；4-直流侧电压检测模块；5-电抗器；6-调理电路；7-电压传感器；8-电压调理电路；9- DSP控制器；10-驱动电路；11-有源滤波器主电路。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1，本实用新型中的有源滤波器包括：1、源电压检测模块；2、电流传感器1；3、电流传感器2；4、直流侧电压检测模块；5、电抗器；6、调理电路；7、电压传感器；8、电压调理电路；9、DSP控制器；10、驱动电路；11、有源滤波器主电路。
其中，所述源电压检测模块1通过调理电路6和DSP控制器9进行连接，所述电流传感器1通过调理电路6与DSP控制器9连接，所述电流传感器2通过调理电路6与DSP控制器9连接，所述直流侧电压检测模块4中的电压传感器7与直流侧电容进行连接，并通过电压调理电路8与DSP控制器9连接，DSP控制器9的输出端连接驱动模块10，驱动模块10输出端与有源滤波器主电路11相连，有源滤波器主电路11通过电抗器5相接，并且连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波。
具体的，本实用新型提供的三相五电平逆变电路在实现直流电与交流电转换时包括十二个工作模态，下面结合图1 所示的有源滤波器主电路十二种工作模态进行详细分析。第一种工作模式：MOSFET的S2、S4、S5、S9导通，其余的MOSFET处于截止状态。第二种工作模式：MOSFET的S4、S5、S9、S10导通，二极管D4导通，其余的MOSFET处于截止状态。第三种工作模式：MOSFET的S1、S4、S5、S7、S9导通，其余的MOSFET处于截止状态。第四种工作模式：MOSFET的S1、S4、S5、S7导通，二极管D3导通，其余的MOSFET处于截止状态。第五种工作模式：MOSFET的S1、S4、S6、S7导通，其余的MOSFET处于截止状态。第六种工作模式：MOSFET的S1、S6、S7、S11导通，二极管D5导通，其余的MOSFET处于截止状态。第七种工作模式：MOSFET的S1、S3、S6、S7、S8导通，其余的MOSFET处于截止状态。第八种工作模式：MOSFET的S1、S3、S6、S8导通，二极管D1导通，其余的MOSFET处于截止状态。第九种工作模式：MOSFET的S2、S3、S6、S8导通，其余的MOSFET处于截止状态。第十种工作模式：MOSFET的S2、S3、S8、S12导通，二极管D6导通，其余的MOSFET处于截止状态。第十一种工作模式：MOSFET的S2、S3、S5、S8、S9导通，其余的MOSFET处于截止状态。第十二种工作模式：MOSFET的S2、S3、S5、S9导通，二极管D2导通，其余的MOSFET处于截止状态。
具体地，分别利用直流侧电压检测模块4和电流传感器1检测有源滤波器主电路11直流侧电压和负载侧电流，再分别通过调理电路6进入DSP控制器9；利用电流传感器2检测有源滤波器主电路11并且通过调理电路6进入DSP控制器9；利用电压检测模块1检测源电压，后通过调理电路6进入DSP控制器9进行软件锁相；由DSP控制器9计算出基波电流值，与负载电流做差，得到的谐波指令电流与有源滤波器主电路11的输出电流之差，使DSP控制器9最终产生PWM信号；通过驱动模块10，控制有源滤波器主电路11的开关管的通断，有源滤波器主电路11输出端通过电抗器5连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波。
所述电流检测模块中的传感器采用宇波模块CHB-25NP型号的霍尔电流传感器。所述电压检测模块中的传感器采用宇波模块CHV-25P型号的霍尔电压传感器。所述电抗器5由参数相同的电感组成。所述驱动模块10采用HCNW3120隔离驱动芯片。所述DSP控制器9采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
上述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之。