[发明专利]单相、三相双降压式全桥并联型有源电力滤波器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种单相、三相双降压式全桥并联型有源电力滤波器，适用于高可靠性要求的各种中、大功率用电系统，属于电力谐波抑制技术领域。

背景技术：

在配电系统和配电网中，大量非线性负载的使用使电网存在电压闪变、波动、频漂、三相不平衡、谐波等影响电能质量和效率的问题，尤其是以开关电源和交流调速设备为代表的各种电力电子装置的大量使用，对其他用户产生扰动，威胁电网和用电设备的安全运行，使得电力系统中无功功率和谐波补偿成为迫切需要解决的问题。

许多专家和学者一直在研究和开发动态可调装置来解决电能质量的问题，其中具有代表意义的是有源电力滤波器，国际上已经开始在工业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器。在有源电力滤波器的各种类型中，占主导地位的是并联型有源电力滤波器，迄今为止并联型有源电力滤波器发展了多种拓扑方式，基本组成单元主要采用双开关管串联的半桥或全桥结构，开关管在高频开关工作时可能引起桥臂直通的问题，影响系统的稳定性与可靠性，同时增加开关死区也会影响有源电力滤波器的滤波特性，其难以在高可靠性要求的电网系统中得到广泛应用。同时，对于半桥结构的有源滤波器，其直流侧电容电压利用率仅为全桥结构有源滤波器的一半，这对有源电力滤波器的补偿特性存在很大的影响。因此，如何在不损失有源电力滤波器滤波特性的同时提高其可靠性，通过对有源电力滤波器的电路拓扑和控制策略的改进以达到谐波抑制和无功补偿的目的，对有源电力滤波器的发展与应用有重要意义。

发明内容

发明目的：

本发明的目的在于以高可靠性要求的大容量电网系统为对象针对现有技术的不足，提出一种单相、三相双降压式全桥并联型有源电力滤波器，通过将功率管与二极管串联组成桥臂单元，完全杜绝桥臂直通的危险，并能克服半桥结构的并联型有源滤波器补偿能力不足，有效利用直流侧电容电压，提高有源电力滤波器的谐波补偿特性。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种单相双降压式全桥并联型有源电力滤波器，所述有源电力滤波器与交流电网的正负母线连接，所述交流电网的正负母线之间还包括滤波电感、非线性负载；所述交流电网、非线性负载分别是单相电源和单相负载，其中有源电力滤波器的正输出端分别与交流电网的正母线、滤波电感的输入端连接，滤波电感的输出端与非线性负载的输入端连接，非线性负载的输出端分别连接有源电力滤波器的负输出端、交流电网的负母线；

所述有源电力滤波器包括滤波器主电路、电压电流检测装置、滤波器控制及驱动电路；其中交流电网的正负母线、滤波电感的输入端、非线性负载的输出端、滤波器主电路的正输出端、滤波器主电路的直流母线分别与电压电流检测装置的输入端连接，电压电流检测装置的输出端与滤波器控制及驱动电路的输入端连接，滤波器控制及驱动电路的输出端与滤波器主电路的输入端连接；

所述滤波器主电路包括交流侧并联电感电路、第一单功率管桥臂、第二单功率管桥臂和直流侧电容；其中，所述交流侧并联电感电路包括第一电感L₁、第二电感L₂、第三电感L₃、第四电感L₄；所述第一单功率管桥臂、第二单功率管桥臂分别包括两个并联的桥臂；其中第一电感L₁的一端、第二电感L₂的一端相连作为滤波器主电路的正输出端，第一电感L₁的另一端与第一单功率管桥臂中任一桥臂的中点相连，第二电感L₂的另一端与第二单功率管桥臂中任一桥臂的中点相连；第三电感L₃的一端、第四电感L₄的一端相连作为滤波器主电路的负输出端，第三电感L₃的另一端与第一单功率管桥臂中的另一桥臂的中点相连，第四电感L₄的另一端与第二单功率管桥臂中的另一桥臂的中点相连；

所述直流侧电容的两端分别连接滤波器主电路的正负直流母线。

进一步地，上述单相双降压式全桥并联型有源电力滤波器的第一单功率管桥臂、第二单功率管桥臂中的每个桥臂都分别包括一个MOS管和一个二极管。