逆變器直流側(cè)有源濾波器對(duì)不平衡與非線性負(fù)載的補(bǔ)償

將式（19）和（27）代入式（28）得Iin.r=A1·I·cosθ－cos(2ωt＋θ＋)－cos(2ωt＋2θ－)（29）

式（29）說(shuō)明：Iin中的基波分量，是由于有源濾波器1的作用被消除的。因此合成電流Iin.r由直流分量和二次諧波分量組成。消除Iin.r中的二次諧波分量，應(yīng)采用由開關(guān)S9～S12和電感L2組成的全橋有源濾波器2來(lái)消除。消除的方法是用有源濾波器2產(chǎn)生一個(gè)與二次諧波分量大小相等、相位相反的Iin.f2，使Iin.f2與二次諧波分量抵消。

式（29）中的后兩項(xiàng)二次諧波之和，即－cos(2ωt＋θ＋)－cos(2ωt＋2θ－)

的值，由圖8（b）中的向量圖及余弦定理得

()

控制技術(shù)

(a)半橋有源濾波器的控制電路

(b)全橋有源濾波器的控制電路

圖9直流側(cè)兩個(gè)有源濾波器的控制電路

a=
（30）

由正弦定理得=所以sinα=

α=arcsin()

(31)

故：－cos(2ωt＋θ＋)－cos(2ωt＋2θ－)=－a·cos(2ωt＋α＋θ＋)（32）

將式（32）代入式（29）得：Iin.r=A1·Icosθ－a·cos（2ωt＋α＋θ＋)（33）

由式（12）得：Iin.f2=cos（2ωt＋2跡)（34）

故：Ii=Iin.r＋I(xiàn)in.f2=A1·I·cosθ－a·cos（2ωt＋α＋θ＋)＋cos（2ωt＋2跡)(35)

由式（35）得到消除Iin.r中二次諧波分量的條件為a=；B1=（36）α＋θ＋=2跡；2=α＋θ－（37）

當(dāng)滿足式（36）和（37）條件時(shí)就能消去式（29）中的二次諧波分量，使Ii=A1·I·cosθ。

對(duì)于三相四線逆變器，必須采用兩個(gè)有源濾波器，即有源濾波器1和2，聯(lián)合使用這兩個(gè)濾波器，就可以消除直流環(huán)中由于不平衡負(fù)載引起的低頻脈動(dòng)電流及無(wú)功伏安。同時(shí)，中性線中的電流INr也被消除，由此，直流環(huán)電容上就沒有基頻零序電流流過。前面已經(jīng)說(shuō)過，非線性負(fù)載與不平衡負(fù)載對(duì)直流環(huán)節(jié)輸入電流的影響相同，故用上述方法同樣也補(bǔ)償了非線性負(fù)載的影響。詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參閱有關(guān)文獻(xiàn)。

三相四線逆變器中半橋有源濾波器1和全橋有源濾波器2的控制電路如圖9所示。圖9（a）是半橋?yàn)V波器1的控制電路，圖9（b）是全橋?yàn)V波器2的控制電路。與圖3相同，圖9所示控制電路也是采用兩態(tài)滯后電流跟蹤控制。圖9（a）使INr跟蹤Iref.1≡0，以消除中性線電流；圖9（b）使Ii中的二次諧波分量跟蹤Iref.2≡0，以消除Ii中的二次諧波分量。

32仿真結(jié)果

對(duì)采用半橋有源濾波器1，全橋有源濾波器2及無(wú)源濾波器LoCo綜合進(jìn)行濾波補(bǔ)償?shù)娜嗨木€逆變器進(jìn)行仿真，得到圖10－圖18的結(jié)果。圖10表示的是三相四線逆變器的電壓和電流波形，其中圖10（a）是輸出電壓uaN的波形；圖10（b）是線電流ia的波形；圖10（c）是線電流ib的波形。圖11表示的是“C相斷開”的中性線電流iN=ia＋ib的電流波形及iN的頻譜。圖12表示的是輸入電流iin的波形及其頻譜。圖13表示的是有源濾波器1的波形，其中圖13（a）是電壓uRN的波形，圖13（b）是電流iNf的波形。圖14表示的是合成中性線電流iNr=iNf＋iN的波形圖及其頻譜。圖15表示的是直流環(huán)節(jié)向有源濾波器1提供的電流iin.f1的波形圖及其頻譜。圖16表示的是直流環(huán)節(jié)電流iin.r=iin＋iin.f1的波形及其頻譜。圖17表示的是直流環(huán)節(jié)向有源濾波器2提供的電流iin.f2的波形。圖18表示的是合成輸入電流ii的波形與頻譜。

4結(jié)論

當(dāng)三相逆變器帶不平衡或非線性負(fù)載時(shí)，會(huì)使直流輸出電流出現(xiàn)2倍于逆變器工作頻率的脈動(dòng)分量，

逆變器直流側(cè)有源濾波器對(duì)不平衡與非線性負(fù)載的補(bǔ)償

（a)輸出電壓uaN的波形

（b)線電流ia的波形

圖10三相四線逆變器的電壓和電流波形

（c)線電流ib的波形

（a)iN波形

（b)iN頻譜

（a)iin波形

（b)iin的頻譜

圖12輸入電流iin的波形及其頻譜

（a)電壓uRN波形

（b)電流iNf的波形

圖13有源濾波器1的波形

圖11“C相斷開”中性線電流(iN=ia＋ib)的波形與頻譜

采用直流側(cè)有源濾波器可以有效地消除脈動(dòng)分量。 圖8（a）所示三相四線逆變器中采用半橋有源濾波器1的原因是可以消除中性線電流。

P.Enjeti和S.Kim于1991年在文獻(xiàn)[2]中提出的采用綜合濾波技術(shù)，以消除不平衡和非線性負(fù)載影響的方法，是一種非常實(shí)用和有效的方法。實(shí)際上，很多三相變頻電源或UPS，在使用過程中都不同程度地帶有不平衡或非線性負(fù)載，為了提高逆變器的整體性能，必須對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，因此，本文介紹的Enjeti和Kim綜合濾波補(bǔ)償技術(shù)是有推廣意義的。

()

控制技術(shù)

圖15電流iin.f1的波形及其頻譜

（a)iNr的波形

（b)iNr的頻譜

圖14合成中性線電流iNr=iNf＋iN的波形與頻譜

（a)iin.f1的波形

（b)iin.f1的頻譜

圖18合成輸入電流的波形及其頻譜

（a)iin.r的波形

（b)電流iin.r的頻譜

圖16直流環(huán)節(jié)電流iin.r=iin＋iin.f1的波形及其頻譜

圖17電流iin.f2的波形

（a)ii的波形

（b)ii的頻譜

逆變器直流側(cè)有源濾波器對(duì)不平衡與非線性負(fù)載的補(bǔ)償