[实用新型]基于电容中点式拓扑的三相四线制有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于低压有源电力滤波器领域，尤其涉及一种基于电容中点式拓扑的三相四线制有源电力滤波器。

背景技术

谐波是电能质量的重要指标。当正弦波电压施加在非线性负载电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦波。随着电网中电力电子设备的不断增加，导致了严重的电网污染。这主要是因为这些负载的非线性、冲击性和不平衡的用电特性造成的。因此，用于谐波抑制的有源电力滤波技术已成为电力电子和电工领域的研究热点之一。有源电力滤波器（Active Power Filter—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动态的无功进行补偿。有源电力滤波器通常有电容组、变换器和连接电抗器构成，实际上相当于受控的电流源，根据控制器实时发出的电流指令产生相应的补偿电流，从而消除谐波。目前，市场多用三相三线制有源电力滤波器，无法适用于三相四线制的零序电流补偿的场合。但实际的应用场所存在众多零序电流流过中性线，造成中性线严重发热而引起事故。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种基于电容中点式拓扑的三相四线制有源电力滤波器，适用于三相四线制的零序电流补偿的场合，该滤波器并联在电网与负载之间，向电网上的三相四线中输出与谐波反向的电流，与电网上非线性负载产生的谐波电流相抵消，达到滤除电网上谐波的目的。

本实用新型的技术方案：

一种基于电容中点式拓扑的三相四线制有源电力滤波器，包括主电路以及用于控制主电路的控制电路，其特征在于，所述主电路包括具有电容中点式分布拓扑结构的功率变换单元，所述电容中点式分布拓扑结构包括直流侧电容组和电容组正负母排以及第一电压互感器、第二电压互感器、第一均压电阻、第二均压电阻，所述直流侧电容组包括若干中点式分布的电力电容器，所述中点式分布的电力电容器连接在电容组正负母排上，从所述电容组的中点引出中线与三相电源的中性线连接；所述第一电压互感器和第一均压电阻并联在所述电容组中点与电容组正母排之间，所述第二电压互感器和第二均压电阻并联在所述电容组中点与电容组正负母排之间；所述功率变换单元的六个电子开关器件构成三相半桥PWM电子开关电路，其正负输入端分别连接电容组正负母排，从三相半桥的中点引出的三相输出线上具有穿心式电流检测互感器，所述三相输出线依次通过电抗器模块、熔断器、交流接触器和主断路器连接三相电源的A相线、B相线和C相线。

所述交流接触器一端的三个触点分别与三相四线制电网上的A相线、B相线、C相线连接，另一端的三个触点分别与熔断器FU1、FU2、FU3连接；所述交流接触器的三个触点的两端分别并联有第一充电电阻R1、第二充电电阻R2、第三充电电阻R3；所述第一充电电阻R1并联在与A相线连接的触点两端，所述第二充电电阻R2并联在与B相线连接的触点两端，所述第三充电电阻R3并联在与C相线连接的触点两端。

所述电抗器模块包括三个电抗器，分别为第一电抗器L1、第二电抗器L2和第三电抗器L3；所述第一电抗器L1、第二电抗器L2和第三电抗器L3的一端分别连接功率变换单元的三相输出线，另一端分别与熔断器FU1、FU2、FU3电性连接。

所述功率变换单元的六个电子开关器件选用六个IGBT单元组成集成电路模块。

所述主电路还包括滤波支路，用于滤除所述有源电力滤波器控制电路设定的特定频率，所述滤波支路的一端与所述电抗器模块③电性连接，另一端分别与三相电源的中性线连接。

所述滤波支路由三组相同且并联连接的滤波器件组成，每组滤波器件由一个电阻器串联一个电容器组成，三组滤波器件中的电容器分别对应与第一电抗器L1，第二电抗器L2和第三电抗器L3连接，三组滤波器件中的电阻器连接三相电源的中性线。

所述控制电路包括DSP数字信号处理单元和FPGA现场可编程门阵列单元，用于对接收到的非线性负载端的电流互感器传来的相线电流信号进行分析处理，输出控制功率变换单元的电子开关器件开通或关断的控制信号。

本实用新型的技术效果：