三相四線(xiàn)制系統中有源電力濾波器的研究

圖3 用三個(gè)單相橋構成的三相四線(xiàn)制APF

為了實(shí)現三相獨立調節，還可使用更復雜的三個(gè)單相橋式逆變器進(jìn)行分別補償，如圖3。由于采用三個(gè)單項橋式變流電路作為主電路的方案過(guò)為復雜，目前大多數研究所采用的主電路結構主要集中在前兩種方式上。本文將對這兩種不同的主電路的控制方法分別進(jìn)行研究。

3．三相四線(xiàn)制有源濾波器的控制方法^[2]-[5]

3.1四相變流器的控制方法

圖1的四相變流器電路中，四對橋臂分別用于產(chǎn)生a、b、c三相及零線(xiàn)的補償電流。在理想情況下，第1、2、3對橋臂分別產(chǎn)生a、b、c三相的補償電流，該三相電流分別與負載各向電流的諧波、基波負序和零序分量之和大小相等、方向相反，相互抵消，使得電源電流成為三相對稱(chēng)的正弦波。第4對橋臂專(zhuān)門(mén)用于對零線(xiàn)電流進(jìn)行補償，使電源側的零線(xiàn)電流為零。

忽略IGBT，二極管的通態(tài)壓降，視為理想條件，設直流側電容的中點(diǎn)N為參考點(diǎn)，Sa 、Sb 、Sc及So 分別表示四相的開(kāi)關(guān)狀態(tài)（1為合上、-1為合下）。設三相阻抗相等即：；；Va ，Vb ， Vc為網(wǎng)電壓。中點(diǎn)N的電壓為 U_N，，，及分別為有源電力濾波器的輸出電流。則采用四相變流器主電路結構的有源濾波器的等效電路可簡(jiǎn)化為圖4。

圖4 采用四相變流器主電路結構的有源濾波器的等效電路

可列出相應的系統方程如下：

（1）

其中，，，以及與直流側電壓的關(guān)系為：

（2）

從該式可以看出，采用四相變流器時(shí)，由于零線(xiàn)的電流專(zhuān)門(mén)采用第4 相變流器進(jìn)行控制，其指令電流由控制電路單獨產(chǎn)生，故開(kāi)關(guān)函數So 的取值可根據零線(xiàn)電流控制的需求單獨決定。而其他相的開(kāi)關(guān)函數Sa 、Sb 、Sc在零線(xiàn)電流單獨控制以后，由于需要產(chǎn)生的補償電流不再含有零序分量，因而僅需根據該相電流中的諧波電流，基波負序電流的情況，來(lái)決定相應的開(kāi)關(guān)函數的取值。采用四相變流器時(shí)的主電路分工明確，各相補償電流的產(chǎn)生和零線(xiàn)電流的補償可以看作是由各對橋臂獨立完成的。整個(gè)系統可看成是一個(gè)四相電流跟蹤控制系統。