三相四線制系統(tǒng)中有源電力濾波器的研究

圖3 用三個單相橋構(gòu)成的三相四線制APF

為了實現(xiàn)三相獨(dú)立調(diào)節(jié)，還可使用更復(fù)雜的三個單相橋式逆變器進(jìn)行分別補(bǔ)償，如圖3。由于采用三個單項橋式變流電路作為主電路的方案過為復(fù)雜，目前大多數(shù)研究所采用的主電路結(jié)構(gòu)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三相及零線的補(bǔ)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(bǔ)償電流，該三相電流分別與負(fù)載各向電流的諧波、基波負(fù)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的正弦波。第4對橋臂專門用于對零線電流進(jìn)行補(bǔ)償，使電源側(cè)的零線電流為零。

忽略IGBT，二極管的通態(tài)壓降，視為理想條件，設(shè)直流側(cè)電容的中點(diǎn)N為參考點(diǎn)，Sa 、Sb 、Sc及So 分別表示四相的開關(guān)狀態(tài)（1為合上、-1為合下）。設(shè)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(jié)構(gòu)的有源濾波器的等效電路可簡化為圖4。

圖4 采用四相變流器主電路結(jié)構(gòu)的有源濾波器的等效電路

可列出相應(yīng)的系統(tǒng)方程如下：

（1）

其中，，，以及與直流側(cè)電壓的關(guān)系為：

（2）

從該式可以看出，采用四相變流器時，由于零線的電流專門采用第4 相變流器進(jìn)行控制，其指令電流由控制電路單獨(dú)產(chǎn)生，故開關(guān)函數(shù)So 的取值可根據(jù)零線電流控制的需求單獨(dú)決定。而其他相的開關(guān)函數(shù)Sa 、Sb 、Sc在零線電流單獨(dú)控制以后，由于需要產(chǎn)生的補(bǔ)償電流不再含有零序分量，因而僅需根據(jù)該相電流中的諧波電流，基波負(fù)序電流的情況，來決定相應(yīng)的開關(guān)函數(shù)的取值。采用四相變流器時的主電路分工明確，各相補(bǔ)償電流的產(chǎn)生和零線電流的補(bǔ)償可以看作是由各對橋臂獨(dú)立完成的。整個系統(tǒng)可看成是一個四相電流跟蹤控制系統(tǒng)。