专利名称：抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的方法及其装置。
背景技术：
为解决电力电子设备和其它各种非线性负载所带来的日益严重的谐波污染问题，电力有源滤波器成为许多用电场合的必须。
现在使用的单周控制有源滤波器，如图1所示，装置它包括主电路1，控制电路2和驱动电路3，其主电路由电感L1，单相全桥M1～M4和储能电容C构成，驱动电路在控制电路控制下驱动单相全桥的开关管M1～M4，控制电路包括减法器B1、B2，PI调节器，带复位的积分器I2，比较器C1和触发电路F1。
相对于网侧，非线性负载和谐波补偿部分并联后的复合负载可等效为一个电阻，设为Re。设Vs为交流侧输入电压，Vc为直流侧电压，is为电源电流，Rs为电流采样电阻，D为占空比。有源滤波器有效工作时，Vs＝Re·is，根据全桥电路直流侧电压和输入交流电压之间的关系，可得到is和Vc之间的关系为 设 ，则式(1)可以等效为2DVm＝Vm-Rs·is式(2)有源滤波器正常工作时，Vc可控制为稳定值，因此在一个开关周期内，Vm不变。应用单周控制有源滤波器是为了保证系统工作过程中式(2)满足，从而实现对非线性负载有效的谐波补偿。实际设计中，选择合适的积分时间常数时(Ti＝T/2)，有 工作时，控制电路中的减法器B1产生的参考信号Vref和直流侧电压VC反馈信号之差输入PI调节器，经PI调节器调节后输出的Vm信号分二路，一路经积分器I2积分，得到2DVm信号输入比较器C1，另一路输入减法器B2，和Rs·is信号相减后输入比较器C1，比较器C1的输出经触发电路F1输给驱动电路，由驱动电路控制主电路实现谐波补偿。电路关系即可使式(3)满足。
这种单周控制有源滤波器作谐波补偿具有控制简便、波形质量高，动态跟踪性能好等诸多优点，但实际应用中，存在以下不足，元器件参数误差会引起积分器积分速度出现偏差，导致补偿部分产生直流电流分量。电流直流分量的存在，会引起继电保护装置误动作，导致变压器过热和磁芯饱和，危害很大。
发明内容
本发明的目的是为克服上述单周控制有源滤波器存在电流直流分量的不足，提出一种抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的方法及其装置。
本发明的抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的方法是在现有单周控制有源滤波器的控制电路中增设直流分量负反馈环节，对电流直流分量进行闭环控制，以电流直流分量负反馈抵消主电路交流电源电流直流的分量。
上述的直流分量负反馈环节可以采用对交流电源电流积分的方法或低通滤波法或求平均值法取得电流直流分量。
用于实现本发明方法的装置，包括具有电感L1、单相全桥M1～M4和储能电容C的主电路，驱动单相全桥开关管M1～M4的驱动电路和控制电路，控制电路包括减法器B1、B2，PI调节器、带复位的积分器I2，比较器C1和触发电路F1，其特征是在控制电路中增设电流直流分量的负反馈环节，该负反馈环节输入主电路电流信号，输出端与减法器B2相连。
本发明结构简单，实现方便，既保留了原有单周控制有源滤波器的优点，又消除了单周控制有源滤波器的电流直流分量。
图1是已有技术的单周控制有源滤波器；图2是本发明构成电路原理图。
具体实施例方式
参照图2，采用本发明方法抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的装置包括具有电感L1、单相全桥M1～M4和储能电容C的主电路1，驱动单相全桥开关管M1～M4的驱动电路3和控制电路2，控制电路包括减法器B1、B2，PI调节器P、带复位的积分器I2，比较器C1、触发电路F1和直流分量负反馈环节4，图例，负反馈环节4是加法器A1和积分器I1相并联的电路，采用对交流电源电流积分的方法取得电流直流分量的负反馈，负反馈环节输入主电路电流信号，输出端与减法器B2相连。
工作时，减法器B1产生参考信号Vref和直流侧电压Vc反馈信号的差值输入PI调节器，经PI调节生成信号Vm分二路输出，其一路经积分器I2积分得2DVm输入比较器C1，另一路输入减法器B2。主电路电流信号Rs·is输入负反馈环节4后分两路，一路直接输入加法器A1，另一路经积分器I1积分得直流分量反馈信号输入加法器A1，此时加法器A1的输出即为负反馈环节4的输出Rs·i0。加法器A1输出的Rs·i0信号输入减法器B2。减法器B2产生Vm与Rs·i0信号的差Vm-Rs·i0输入比较器C1。由比较器C1对输入信号2DVm和Vm-Rs·i0进行比较，比较结果推动触发器F1，生成占空比信号D，经驱动电路控制主电路产生补偿用的谐波电流。其中i0为is及其积分的和。由负反馈环节4对i0的值进行调节，可将控制电路关系校正到满足式(2)。由于负反馈环节的闭环调节作用，电流直流分量将最终被消除。
本发明直流电流反馈单周控制有源滤波器可用于单相，也可用于三相系统。
权利要求
1.抑制单周控制有源滤波器直流分量的方法，其特征是在控制电路中设置直流分量负反馈环节，对电流直流分量进行闭环控制，以电流直流分量的负反馈抵消主电路交流电源电流的直流分量。
2.按权利要求1所述的抑制单周控制有源滤波器直流分量的方法，其特征是所说的负反馈环节是通过对交流电源电流积分的方法或低通滤波法或求平均值法产生电流直流分量的。
3.用于权利要求1所述方法的装置，包括具有电感L1、单相全桥M1～M4和储能电容C的主电路(1)，驱动单相全桥开关管M1～M4的驱动电路(3)和控制电路(2)，控制电路包括减法器(B1)、(B2)，PI调节器(P)、带复位的积分器(I2)，比较器(C1)和触发电路(F1)，其特征是在控制电路(2)中增设电流直流分量的负反馈环节(4)，该负反馈环节输入主电路电流信号，输出端与减法器(B2)相连。
4.按权利要求3所述的装置，其特征是所说的负反馈环节(4)是积分器(I1)与加法器(A1)相并联的电路。
全文摘要
本发明的抑制单周控制有源滤波器电流直流分量的方法是在现有单周控制有源滤波器的控制电路中增设直流分量负反馈环节,对电流直流分量进行闭环控制,以电流直流分量负反馈抵消主电路交流电源电流直流分量的。本发明结构简单,实现方便,既保留了原有单周控制有源滤波器的优点,又消除了单周控制有源滤波器的电流直流分量。
文档编号H03H11/04GK1385962SQ0211200
公开日2002年12月18日 申请日期2002年6月7日 优先权日2002年6月7日
发明者吕征宇 申请人:浙江大学