[发明专利]一种有源电力滤波器及差模与共模输出信号的合成方法

说明书

本发明公开了一种有源电力滤波器及差模与共模输出信号的合成方法，属于电力系统电磁兼容领域，采用一个副边带中心抽头的变压器实现差模信号的前后级隔离及差模、共模信号的合成，使有源电力滤波器输出信号同时包含差模(极母线间)和共模(对地)的补偿信号，从而实现差模和共模干扰的同时抑制；采用另一个变压器实现共模信号的前后级隔离，从而避免差模、共模信号产生单元之间相互耦合造成的有源电力滤波器失稳问题；避免差模、共模信号产生单元之间因存在电气连接造成的功率损失问题；由于变压器的隔离作用，差模信号产生单元与共模信号产生单元可共用一组功率电源而不需要独立供电，有利于降低硬件成本，缩小体积。

技术领域

本发明属于电力系统电磁兼容领域，更具体地，涉及一种将有源电力滤波器输出的差模和共模信号合成，使有源电力滤波器同时具备差模和共模干扰抑制能力的方法。

背景技术

在电力系统尤其是船舶电力系统中，发电机机座和用电设备壳体通常与金属船体连接，形成壳体地。通常，发电机及各类电能变换器是主要的差模和共模干扰源，因此传送电力能量的载流电缆(即极母线)间存在差模干扰；因电网上的分布电容原因，干扰源和用电设备之间亦存在对壳体地的交流耦合通道，因此从电网取电的电子设备不仅可能受到来自载流电缆回路间的差模干扰，还受到载流电缆与壳体地回路间的共模干扰，如图1所示，差模干扰电流I_DF与共模干扰电流I_CM在两根供电极母线上叠加，最终极母线+的干扰电流为I₁＝I_DF+I_CM，极母线-的干扰电流为I₂＝I_DF-I_CM，此时两根极母线上电流并不相等，上述关系也可变形为：

I_DF＝(I₁+I₂)/2 (1)

I_CM＝(I₁-I₂)/2 (2)

作为近年来发展起来的电磁干扰抑制新技术，有源电力滤波技术采用反馈控制方法，通过对电网上干扰电流的实时监测及后续信号处理、功率放大，产生与干扰电流幅值相等，方向相反的电流注入电力网络，达到实时“抵消”谐波的目的。也可认为是有源电力滤波器为干扰源产生的谐波干扰提供了一条远比敏感设备输入阻抗更低的低阻抗通路，将干扰在敏感设备之前“短路”掉。

对于同时存在差模和共模干扰的电网，一种有源电力滤波器的接入方法如图2所示，当有源电力滤波器工作时，干扰源产生的差模和共模干扰被限制在干扰源与有源电力滤波器之间的电网范围内，从而使敏感电子设备不受干扰。

然而通常电力系统内差模干扰量与共模干扰量是独立的变量，因此使用有源电力滤波器进行干扰抑制时，需要两套独立的子单元分别对差模干扰量与共模干扰量进行监测、补偿量计算以及补偿电流注入。在有源电力滤波器内部电路的物理实现中，差模干扰的补偿电流与共模干扰的补偿电流需要合成后注入电网，达到将差模干扰与共模干扰同时进行抑制的目的，因此差模补偿信号与共模补偿信号的合成方法成为有源电力滤波器研制的关键技术之一。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种有源电力滤波器及差模与共模输出信号的合成方法，用于使有源电力滤波器输出信号同时包含差模(极母线间)和共模(对地)的补偿信号，从而实现差模和共模干扰的同时抑制。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种有源电力滤波器，包括：差模信号产生单元U₁、共模信号产生单元U₂、电源U₃、差模信号变压器T₁、共模信号变压器T₂、信号注入电容C₁及信号注入电容C₂；