專利名稱：一種能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及單周控制有源濾波器。
背景技術：
為解決電力電子設備和其它各種非線性負載所帶來的日益嚴重的諧波污染問題，電力有源濾波器成為許多用電場合的必須。
現在使用的單周控制有源濾波器，如圖1所示，裝置它包括主電路1，控制電路2和驅動電路3，其主電路由電感L1，單相全橋M1～M4和儲能電容C構成，驅動電路在控制電路控制下驅動單相全橋的開關管M1～M4，控制電路包括減法器B1、B2，PI調節器，帶復位的積分器I2，比較器C1和觸發電路F1。
相對于網側，非線性負載和諧波補償部分并聯后的復合負載可等效為一個電阻，設為Re。設Vs為交流側輸入電壓，Vc為直流側電壓，is為電源電流，Rs為電流采樣電阻，D為占空比。有源濾波器有效工作時，Vs＝Re·is，根據全橋電路直流側電壓和輸入交流電壓之間的關系，可得到is和Vc之間的關系為RsRe(1-2D)·Vc=Rs·is]]>式(1)設Vm=RsReVc,]]>則式(1)可以等效為2DVm＝Vm-Rs·is式(2)有源濾波器正常工作時，Vc可控制為穩定值，因此在一個開關周期內，Vm不變。應用單周控制有源濾波器是為了保證系統工作過程中式(2)滿足，從而實現對非線性負載有效的諧波補償。實際設計中，選擇合適的積分時間常數時(Ti＝T/2)，有1Ti∫0DTVmdt=1TiDTVm=2DVm=Vm-Rs·is]]>式(3)工作時，控制電路中的減法器B1產生的參考信號Vref和直流側電壓VC反饋信號之差輸入PI調節器，經PI調節器調節后輸出的Vm信號分二路，一路經積分器I2積分，得到2DVm信號輸入比較器C1，另一路輸入減法器B2，和Rs·is信號相減后輸入比較器C1，比較器C1的輸出經觸發電路F1輸給驅動電路，由驅動電路控制主電路實現諧波補償。電路關系即可使式(3)滿足。
這種單周控制有源濾波器作諧波補償具有控制簡便、波形質量高，動態跟蹤性能好等諸多優點，但實際應用中，存在以下不足，元器件參數誤差會引起積分器積分速度出現偏差，導致補償部分產生直流電流分量。電流直流分量的存在，會引起繼電保護裝置誤動作，導致變壓器過熱和磁芯飽和，危害很大。
發明內容
本實用新型的目的是為克服上述單周控制有源濾波器存在電流直流分量的不足，提出一種能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器。
本實用新型的能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器是在現有單周控制有源濾波器的控制電路中增設直流分量負反饋環節，對電流直流分量進行閉環控制，以電流直流分量負反饋抵消主電路交流電源電流直流分量的。它包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路，驅動單相全橋開關管M1～M4的驅動電路和控制電路，控制電路包括減法器B1、B2，PI調節器、帶復位的積分器I2，比較器C1和觸發電路F1，其特征是在控制電路中增設電流直流分量的負反饋環節，該負反饋環節輸入主電路電流信號，輸出端與減法器B2相連。
直流分量負反饋環節可以采用對交流電源電流積分的方法或低通濾波法或求平均值法取得電流直流分量。
本實用新型結構簡單，實現方便，既保留了原有單周控制有源濾波器的優點，又消除了單周控制有源濾波器的電流直流分量。
圖1是已有技術的單周控制有源濾波器；圖2是本實用新型構成電路原理圖。
具體實施方式
參照圖2，本實用新型的能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器是在現有單周控制有源濾波器的控制電路中增設直流分量負反饋環節而構成，它包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路1，驅動單相全橋開關管M1～M4的驅動電路3和控制電路2，控制電路包括減法器B1、B2，PI調節器P、帶復位的積分器I2，比較器C1、觸發電路F1和直流分量負反饋環節4，圖例，負反饋環節4是加法器A1和積分器I1相并聯的電路，采用對交流電源電流積分的方法取得電流直流分量的負反饋，負反饋環節輸入主電路電流信號，輸出端與減法器B2相連。
工作時，減法器B1產生參考信號Vref和直流側電壓Vc反饋信號的差值輸入PI調節器，經PI調節生成信號Vm分二路輸出，其一路經積分器I2積分得2DVm輸入比較器C1，另一路輸入減法器B2。主電路電流信號Rs·is輸入負反饋環節4后分兩路，一路直接輸入加法器A1，另一路經積分器I1積分得直流分量反饋信號輸入加法器A1，此時加法器A1的輸出即為負反饋環節4的輸出Rs·i0。加法器A1輸出的Rs·i0信號輸入減法器B2。減法器B2產生Vm與Rs·i0信號的差Vm-Rs·i0輸入比較器C1。由比較器C1對輸入信號2DVm和Vm-Rs·i0進行比較，比較結果推動觸發器F1，生成占空比信號D，經驅動電路控制主電路產生補償用的諧波電流。其中i0為is及其積分的和。由負反饋環節4對i0的值進行調節，可將控制電路關系校正到滿足式(2)。由于負反饋環節的閉環調節作用，電流直流分量將最終被消除。
本實用新型直流電流反饋單周控制有源濾波器可用于單相，也可用于三相系統。
權利要求1.一種能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器，包括具有電感L1、單相全橋M1～M4和儲能電容C的主電路(1)，驅動單相全橋開關管M1～M4的驅動電路(3)和控制電路(2)，控制電路包括減法器(B1)、(B2)，PI調節器(P)、帶復位的積分器(I2)，比較器(C1)和觸發電路(F1)，其特征是在控制電路(2)中增設電流直流分量的負反饋環節(4)，該負反饋環節輸入主電路電流信號，輸出端與減法器(B2)相連。
2.按權利要求1所述的能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器，其特征是所說的負反饋環節(4)是積分器(I1)與加法器(A1)相并聯的電路。
專利摘要本實用新型的能抑制電流直流分量的單周控制有源濾波器是在現有單周控制有源濾波器的控制電路中增設直流分量負反饋環節，對電流直流分量進行閉環控制，以電流直流分量負反饋抵消主電路交流電源電流直流分量的。本實用新型結構簡單，實現方便，既保留了原有單周控制有源濾波器的優點，又消除了單周控制有源濾波器的電流直流分量。
文檔編號H03H11/02GK2565200SQ0221804
公開日2003年8月6日 申請日期2002年6月7日 優先權日2002年6月7日
發明者呂征宇 申請人:浙江大學