[发明专利]应用于直流系统的有源滤波方法

说明书

一种应用于直流系统的有源滤波方法，通过对直流负载处的电流采样滤波后得到负载电流中的谐波信号，经取反后作为补偿信号并与有源滤波器产生的电流信号相减得到误差信号，以该误差信号作为负反馈，进而动态调节隔离DC/DC变换器输出的电压以及输出的电流范围，从而使得有源滤波器的损耗最小化。本发明通过有源滤波器的补偿作用，大幅度降低直流负载的电流谐波，提高负载侧电压及电流的电能质量，使负载更加稳定可靠运行，有效降低谐波给直流系统中的带来的危害。

技术领域

本发明涉及的是一种直流滤波器领域的技术，具体是一种应用于直流系统的有源滤波方法。

背景技术

在现有的技术中，有源滤波器在改善电能质量方面得到越来越多的重视和应用。但是，大多数有源滤波器都是针对三相交流系统而设计的，而不能直接应用于直流系统。交流系统中有源滤波器的一些控制方法虽然也可应用于直流系统中的有源滤波器，但是这些方法并没有很好地利用直流系统的特性，从而显得冗余和复杂。而在现有的对直流有源滤波器的研究中，大部分都是对其电流跟踪控制和谐波检测算法的研究，而很少考虑有源滤波器直流侧电压的控制以及谐波频率变化对滤波效果的影响，并且没有给出整个直流有源滤波系统的具体架构。针对直流系统中以直流电为主的特性，可以使得直流有源滤波器在控制方面得到一些简化，并且可以尽可能的减小有源滤波器的损耗。

发明内容

本发明针对现有直流系统中负载谐波电流较大、输入电压固定不可调、直流侧电压无法稳定且损耗较大的问题，提出一种应用于直流系统的有源滤波方法，通过有源滤波器的补偿作用，大幅度降低直流负载的电流谐波，提高负载侧电压及电流的电能质量，使负载更加稳定可靠运行；通过PI控制器以及自适应准PR控制器使得谐波频率变化时仍可保持稳定的滤波效果；隔离的DC/DC变换器直接从直流母线处取电，为有源滤波器的输入端提供稳定的直流电压，从而不再需要额外的直流电源；系统还可根据负载电压、电流的大小估算谐波功率，进而智能的调控DC/DC变换器的输出电压，即有源滤波器的输入电压，使得DC/DC变换器的输出电流保持在一定的范围内，保护器件，同时还可以减小有源滤波器的损耗，保证负载的正常稳定运行，有效降低谐波给直流系统中的带来的危害。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种应用于直流系统的有源滤波方法，通过对直流负载处的电流采样滤波后得到负载电流中的谐波信号，经取反后作为补偿信号并与有源滤波器产生的电流信号相减得到误差信号，以该误差信号作为负反馈，进而动态调节隔离DC/DC变换器输出的电压以及输出的电流范围，从而使得有源滤波器的损耗最小化。

所述的负反馈，通过设置于直流母线和有源滤波器之间的并联的PI控制器和自适应准PR控制器生成控制信号，进一步由载波脉宽调制(CBPWM)单元将控制信号与三角载波相比较，得到用于控制有源滤波器中的开关管导通与关断的控制信号。

所述的有源滤波器，通过隔离DC/DC变换器设置于直流母线上并与负载相连，具体为：直流有源滤波器输出端与直流负载经隔直电容并联，直流有源滤波器输入端与隔离DC/DC变换器的输出端相连，隔离DC/DC变换器的输入端与直流母线相连。

所述的有源滤波器，采用二极管中点箝位型(NPC)三电平拓扑，包括：八个开关管、两个隔直电容以及由输出滤波电容和输出滤波电感构成的用于滤除有源滤波器输出电流中的谐波的二阶LC滤波器。

所述的隔离DC/DC变换器采用两电平双有源全桥拓扑，包括：八个开关管、高频变压器、输入滤波电容、两个输出滤波电容和谐振电感。

所述的隔离DC/DC变换器电压环采用单移相PWM控制，并且可以通过改变参考电压的值来改变输出电压。

技术效果