1單相級(jí)聯(lián)H橋型有源電力濾波器及其關(guān)鍵技術(shù)分析概述單相級(jí)聯(lián)H橋型有源電力濾波器及其關(guān)鍵技術(shù)分析概述 1 11.2有源電力濾波器工作原理 1 4 4 41.4.2基于重復(fù)控制的負(fù)數(shù)濾波器的新型鎖相環(huán)方法 61.5諧波檢測(cè)方法 7 7 81.6諧波電流控制算法 91.1級(jí)聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)研究背景略。迅速開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了基于H橋級(jí)聯(lián)的所有類(lèi)型的電力電子設(shè)備，包括有源電力濾波器、直流電壓均衡對(duì)裝置的整體穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，這就是為什么DC側(cè)電壓均衡策略受到越來(lái)但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備成本較高。黃海宏等鑒于電網(wǎng)電壓有不對(duì)稱(chēng)情況，通過(guò)在AC側(cè)加入1.2有源電力濾波器工作原理圖2-1是并聯(lián)型有源電力濾波器的功能原理圖，換器將與諧波電流分量相同大小和相反相位的補(bǔ)償電有源電力濾波器通常使用PWM變流器作為主非線性負(fù)載電流跟蹤驅(qū)動(dòng)電路圖2-1并聯(lián)型有源電力濾波器工作原理圖2-2單相級(jí)聯(lián)H橋變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2-2為單相級(jí)聯(lián)H橋變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖28。每個(gè)H橋單元由兩個(gè)兩電平橋臂并聯(lián)組成的單相全橋變換器構(gòu)成，H橋單元的每個(gè)橋臂上有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管和反并聯(lián)二極管為了避免H橋單元的直流電源短路，要求同一個(gè)橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件不能同時(shí)開(kāi)通即Si1開(kāi)通時(shí)，Si2件Sil和開(kāi)關(guān)器件Si2的觸發(fā)信號(hào)互補(bǔ)，開(kāi)關(guān)器件Si3和開(kāi)關(guān)器件Si4的觸發(fā)信號(hào)互補(bǔ)。規(guī)定“1”表示對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，“0”表示對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷。圖2-3所示，a)是工作在正向?qū)Ｊ?，b)是工作在正向旁路模式，c)是工作在反向旁路模式，d)是工作在反向?qū)Ｊ?。ABAAB3AB1.3單相APF諧波檢測(cè)其中，E為電網(wǎng)電壓有效值，w為基波角頻率，n為諧波次數(shù)，In為負(fù)載電流各次諧波則：諧波電流信號(hào)i,=is-iq-ip。這種方法適合單相電路諧波電路、無(wú)功電流的檢1.4鎖相環(huán)方法壓不平衡，則SRF-PLL無(wú)法提取線路電壓的基波負(fù)序列分量，也無(wú)法準(zhǔn)確捕獲相位信息。器。復(fù)數(shù)濾波器分為基波正序分量濾波器和基波負(fù)序分量濾波器，表達(dá)式分別如下所示：式(2-7)(2-8)中，w?為復(fù)數(shù)濾波器的中心頻率；wc為復(fù)數(shù)濾波器的截止頻率。具有正負(fù)序分離功能的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，如下圖所示：得到基波正序分量和基波負(fù)序分量的傳遞函數(shù)，分別所示：6波頻率處的增益不為零：基波負(fù)序分量雖然在基波負(fù)序頻率處具有單位增益和零相移，在不適用于電網(wǎng)電壓失真的情況下。為了解決此問(wèn)題，通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)復(fù)數(shù)濾波器，在提取基波分量的同時(shí)還可以分別提取各次諧波分量。但是這種方法理論上需要級(jí)聯(lián)無(wú)窮多個(gè)復(fù)數(shù)kk式所示：7此外當(dāng)CCF-RC和CCF-ORC中的復(fù)數(shù)濾波器截止頻率wc、電網(wǎng)電壓的周期To、重復(fù)控制環(huán)節(jié)的增益k以及比例系數(shù)k為固定值時(shí)，特定頻率處所對(duì)應(yīng)的增益和相移也就通過(guò)實(shí)時(shí)更新電網(wǎng)電壓角頻率w0和基波周期To的方式，使提取的基波正序分量和基波負(fù)序分量始終為單位增益和零相移。值得注意的是，ZCD環(huán)節(jié)的輸入應(yīng)為CCF-RC法和 CCF-ORC法提取的電網(wǎng)電壓基波正序分量。由于CCF-RC法和CCF-ORC法提取的1.5諧波檢測(cè)方法法一直是有源申力濾波器研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。有源電力濾波器的目標(biāo)是補(bǔ)償電網(wǎng)電流的諧波分量，傳統(tǒng)的應(yīng)用于單相系統(tǒng)的ip-iq檢測(cè)法的實(shí)質(zhì)是把待檢測(cè)的通常單相電網(wǎng)的瞬時(shí)電流可以寫(xiě)為：如果設(shè)單相電網(wǎng)電壓為us(t)=Uscos(wt)根據(jù)傅里葉分解，電網(wǎng)式中，Ip為基波有功電流分量的幅值；Iq為基波無(wú)功電流分量的幅值；In(n=2,3,4.…)為各次諧波分量的幅值。1.5.2基于定積分的改良諧波檢測(cè)法在單相電網(wǎng)中，電網(wǎng)電流的諧波成分主要以奇數(shù)次諧波分量為主，偶數(shù)次諧波分量含量很少，近似可以忽略。如果單相電網(wǎng)中只有奇數(shù)次諧波電流，則根據(jù)積化和差公式，電網(wǎng)中交流分量全部為偶數(shù)次，那么設(shè)置定積分時(shí)間為半個(gè)電網(wǎng)周期即可獲得電網(wǎng)電流中的直流分量，從而減少定積分時(shí)間，提高系統(tǒng)的快速性能131。下面給出定積分法的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方式。2從上圖可以看出，新型諧波檢測(cè)算法與傳統(tǒng)的ip-iq法結(jié)構(gòu)類(lèi)似。首先把待檢測(cè)的瞬方式，得到電網(wǎng)電流的基波有功分量瞬時(shí)值和基波無(wú)功分量瞬時(shí)值，電網(wǎng)總電流減去基波有功分量瞬時(shí)值和基波無(wú)功分量瞬時(shí)值即可得到諧波分量瞬時(shí)值。與傳統(tǒng)的ip-iq法不同1.6諧波電流控制算法制器。然而PI調(diào)節(jié)器只能對(duì)直流量實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差調(diào)節(jié)，有源電力濾波器需要對(duì)諧波進(jìn)行補(bǔ)償式即可對(duì)各次諧波電流進(jìn)行控制。PR調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)表達(dá)式如下式所示：?jiǎn)蜗嗉?jí)聯(lián)H橋型有源電力濾波器電流內(nèi)環(huán)的線性模型如下圖所示：I