基于H桥混合型有源滤波电路的制作方法

本实用新型涉及电网滤波技术领域，尤其涉及一种基于H桥混合型有源滤波电路。

背景技术：

大量的非线性负载接入电网引起电网谐波污染严重导致电网电压畸变，严重影响配电网电能质量，影响生活和生产用电安全和质量。传统无源LC滤波器受电网参数影响较大，当系统阻抗和频率变化时，会与系统阻抗和电容产生串并联谐振造成谐波放大，有源滤波器能动态补偿负载谐波不受电网参数影响，但存在容量约束，承受基波电压，不适合高压系统谐波治理。目前采用混合型有源滤波器一方面利用无源滤波器承受基波电压降低有源滤波器容量，另一方面利用有源滤波器动态准确补偿谐波避免因电网参数变化引起的串并联谐振，其中有源滤波器结构较为普遍的为三相桥逆变器，在中高压场合直压侧电容电压较高。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种基于H桥混合型有源滤波电路，旨在解决现有技术中有源滤波器在中高压场合时直压侧电容电压较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于H桥混合型有源滤波电路，所述基于H桥混合型有源滤波电路包括：无源滤波器和有源滤波器；

所述有源滤波器包括三相H桥模块，所述无源滤波器包括三个单调谐滤波模块，各单调谐滤波模块分别对应一相H桥模块；

每相H桥模块的左侧桥臂中点与对应的单调谐滤波模块的第一端相连，每相H桥模块的右侧桥臂中点相互连接；

各单调谐滤波模块的第二端分别与电网及谐波源连接。

优选地，所述三相H桥模块分别由绝缘栅双极型晶体管IGBT组成。

优选地，所述单调谐滤波模块由串联连接的电容和电感组成。

本实用新型中的无源滤波器与有源滤波器串联后与谐波源并联接入电网，由于无源滤波器包括单调谐滤波器，除了承担滤除负载谐波外，还可承担无功补偿，而有源滤波器不仅可以优化无源滤波器滤波特性外，同时还可抑制电网和无源滤波器发生谐振，从而降低了三相间直压侧电压。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于H桥混合型有源滤波电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例的基于H桥混合型有源滤波电路中驱动器的控制原理图；

图3是本实用新型实施例的基于H桥混合型有源滤波电路中谐波补偿原理图；

图4是本实用新型实施例的基于H桥混合型有源滤波电路中总直压控制原理图；

图5是本实用新型实施例的基于H桥混合型有源滤波电路中相间直压稳定插入负序电流的原理框图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型第一实施例提供一种基于H桥混合型有源滤波电路，所述基于H桥混合型有源滤波电路包括：无源滤波器10和有源滤波器20；

所述有源滤波器20包括三相H桥模块200，所述无源滤波器10包括三个单调谐滤波模块100，各单调谐滤波模块100分别对应一相H桥模块200；

每相H桥模块200的左侧桥臂中点与对应的单调谐滤波模块100的第一端相连，每相H桥模块200的右侧桥臂中点相互连接，连接点即图中的“N”点，也就是说，三相H桥模块200之间为星形接法；

各单调谐滤波模块100的第二端分别与电网(即为图中的“A”、“B”和“C”三端)及谐波源30连接。

在具体实现中，为便于实现有源滤波器，本实施例中，所述三相H桥模块200分别由绝缘栅双极型晶体管IGBT组成，参照图1，每相H桥模块200分别由4个IGBT和1个电容组成。

需要说明的是，为实现单调谐滤波功能，本实施例中，所述单调谐滤波模块100由串联连接的电容和电感组成。

本实施例中的无源滤波器与有源滤波器串联后与谐波源并联接入电网，由于无源滤波器包括单调谐滤波器，除了承担滤除负载谐波外，还可承担无功补偿，而有源滤波器不仅可以优化无源滤波器滤波特性外，同时还可抑制电网和无源滤波器发生谐振，从而降低了三相间直压侧电压。

参照图2，为便于对所述有源滤波器进行驱动，本实施例中，所述基于H桥混合型有源滤波电路还包括：驱动器40，所述驱动器40与所述谐波源30及所述有源滤波器20分别相连；

所述驱动器40，用于生成驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述有源滤波器20，以实现对所述有源滤波器20进行驱动。

本实施例中，所述驱动器的控制内环为电流环，外环为电压环，谐波补偿电流与反馈电流相减的偏差与控制增益K相乘构成电流环，直压侧反馈电压和指令电压差值经过比例积分(PI)控制为电压环。其中，所述谐波补偿电流由所述负载指令电流、有功指令电流、负序指令电流和无功指令电流组成，所述有功指令电流由总直压控制模块获得，所述总直压控制模块用于交流侧和直流侧有功功率转换均衡，所述无功指令电流为所述无源滤波器补偿的基波无功电流。

为便于获得所述驱动信号，本实施例中，所述驱动器40，还用于获取所述谐波源的负载谐波电流，对所述负载谐波电流通过离散傅里叶变换DFT算法生成谐波补偿电流，根据所述谐波补偿电流生成所述驱动信号。

具体实现中，所述驱动器，还用于采集所述基于H桥混合型有源滤波电路的输出电流，计算所述输出电流与所述谐波补偿电流之间的电流差值，对所述电流差值乘以增益K，获得调制波，根据所述调制波生成所述驱动信号。

为便于进行驱动，本实施例中，所述驱动器，还用于将所述调制波与三角波进行比较，根据比较结果生成所述驱动信号，所述驱动信号可为脉冲宽度调制(PWM)信号。

参照图3，本实施例通过电流互感器CT1采集所述谐波源的负载谐波电流I_Labc(即图中的“I_La”、“I_Lb”和“I_Lc”)，送入电流采样模块进行DFT变化得到各次谐波电流的幅值和相位，经过IDFT变化取反得到谐波补偿电流，将谐波补偿电流与反馈电流作差乘以增益K得到驱动信号U_APFh。谐波电压与滤波支路的某次谐波阻抗Z_h产生谐波电流I_fh，所述基于H桥混合型有源滤波电路产生的谐波电流I_fh与负载谐波电流I_Labc反向，因此所述基于H桥混合型有源滤波电路的反向的谐波电流抵消掉电网中谐波源引起的谐波电流。

如图4所示，本实施例中的电网电压三相锁相得到电网同步相位coswt和超前电网90°相位sinwt，采样电网ABC三相直压分别与参考电压U_dcref相减经过PI控制得到三相有功电流幅值，其三者相加除以3得到平均有功电流I_pavr，I_pavr分别与超前电网相位90°的相位相乘后得到有功指令电流I_pabc(即I_pa、I_pb和I_pc)。

上述图4提供的有功指令电流I_pabc中存在交流侧三相电压不平衡、三相模块器件损耗差异及输入脉冲延时的差异会造成三相直压侧直压不平衡，如图5所示，负序指令电流的有功电流I_nr和无功电流I_ni幅值由每相的有功电流和平均有功电流差值经过dq坐标变化得到。再经过反变化还原为负序指令电流I_na、I_nb。C相负序电流指令I_nc＝0-I_na-I_nb。由三相负序电流指令作用于所述基于H桥混合型有源滤波电路使其产生负序电流抵消电网不平衡时存在的负序电流，达到三相间电容吸收有功功率均衡，维持有源滤波器三相间直压稳定。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。