有源電力濾波系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種有源電力濾波系統(tǒng)，其包括開關(guān)附件、LCL濾波回路、功率單元、預(yù)充電回路和儲(chǔ)能單元，還包括采樣回路和控制模塊，功率單元的驅(qū)動(dòng)模塊，以及相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元；開關(guān)附件與電網(wǎng)相連接，LCL濾波回路經(jīng)由連接于開關(guān)附件與功率單元之間，儲(chǔ)能單元并聯(lián)相接于功率單元上，預(yù)充電回路連接于儲(chǔ)能單元和開關(guān)附件之間，采樣回路與控制模塊相連，控制模塊經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊連接于功率單元，相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元串接于采樣回路和控制模塊之間；功率單元內(nèi)的MOSFET器件為碳化硅MOSFET器件。本實(shí)用新型的有源電力濾波系統(tǒng)可解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種滿足濾波器濾波能力且使用方便的有源電力濾波系統(tǒng)。
【專利說明】有源電力濾波系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種有源電力濾波系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的有源電力濾波器均為采用硅材料MOSFET，單模塊有源電力濾波器的工作頻率最高只能達(dá)到30KHZ，由于硅MOSFET特性的制約和主電路結(jié)構(gòu)的限制，工作頻率難以繼續(xù)提高。隨著用戶對(duì)濾波次數(shù)要求越來越高，目前有源電力濾波器的濾波能力在濾波次數(shù)要求高的場(chǎng)合很難達(dá)到要求。而且傳統(tǒng)的硅材料MOSFET的耐壓在1000V，在應(yīng)用中需要通過器件串聯(lián)來提高主回路耐壓水平，這會(huì)使得主回路非常復(fù)雜，降低了設(shè)備的可靠性。另夕卜，現(xiàn)有的有源電力濾波器對(duì)于電壓相位要求也比較嚴(yán)格，需要按照電壓正序接線，否則會(huì)影響裝置的性能，從而也給有源電力濾波器的使用帶來不便。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種有源電力濾波系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種滿足濾波器濾波能力且使用方便的有源電力濾波系統(tǒng)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種有源電力濾波系統(tǒng)，其包括第一開關(guān)附件、LCL濾波回路、功率單元、預(yù)充電回路和儲(chǔ)能單元，還包括采樣回路和控制模塊，功率單元的驅(qū)動(dòng)模塊，以及相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元；所述開關(guān)附件與電網(wǎng)相連接，LCL濾波回路的一端經(jīng)由第二開關(guān)附件連接于第一開關(guān)附件，LCL濾波回路的另一端與功率單元相連，所述儲(chǔ)能單元并聯(lián)相接于功率單元上，預(yù)充電回路連接于所述儲(chǔ)能單元和第一開關(guān)附件之間，在所述預(yù)充電回路上串接有第三開關(guān)附件，所述采樣回路與控制模塊的輸入端相連，控制模塊的輸出端經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊連接于功率單元內(nèi)MOSFET器件的信號(hào)輸入端，所述相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元串接于采樣回路和控制模塊之間；所述采樣回路包括電網(wǎng)側(cè)電流、電壓采樣模塊和濾波器側(cè)電流、電壓采樣模塊，所述功率單元內(nèi)的MOSFET器件為碳化硅MOSFET器件。
[0006]進(jìn)一步的，所述的驅(qū)動(dòng)模塊采用I⑶D614CI芯片。
[0007]進(jìn)一步的，所述第二開關(guān)附件和第三開關(guān)附件間經(jīng)由互鎖電路連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述的控制模塊為DSP控制器。
[0009]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)勢(shì):
[0010]本有源電力濾波器通過設(shè)置相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元，可經(jīng)由采樣回路的信號(hào)判別出當(dāng)前系統(tǒng)接線的相位關(guān)系，從而脈沖分配單元可通過相序檢測(cè)電路得出的相序關(guān)系分配脈沖通道，以由控制模塊通過采樣數(shù)據(jù)和脈沖分配關(guān)系得出相關(guān)開關(guān)信息控制功率單元開通，避免了接線相序錯(cuò)誤帶來的麻煩。碳化娃MOSFET器件具有寬禁帶、高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、相比于硅MOSFET器件在高溫、高頻和大功率場(chǎng)合應(yīng)用有明顯優(yōu)勢(shì)。I⑶D614CI芯片速度塊且驅(qū)動(dòng)功率大，具有很好的驅(qū)動(dòng)能力。經(jīng)由互鎖電路連接可避免第二開關(guān)附件和第三開關(guān)附件出現(xiàn)同步通斷而造成系統(tǒng)損壞。采用DSP控制器可充分利用其特點(diǎn)，以達(dá)到更好的應(yīng)用效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的有源電力濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的有源電力濾波系統(tǒng)主回路的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0015]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0016]本實(shí)施例涉及一種有源電力濾波系統(tǒng)，如圖1和圖2中所示，該系統(tǒng)包括第一開關(guān)附件、LCL濾波回路、功率單元、預(yù)充電回路和儲(chǔ)能單元，還包括采樣回路和控制模塊，功率單元的驅(qū)動(dòng)模塊，以及相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元。開關(guān)附件與電網(wǎng)相連接，作為系統(tǒng)的主控開關(guān)，LCL濾波回路的一端經(jīng)由第二開關(guān)附件連接于第一開關(guān)附件，LCL濾波回路的另一端與功率單元相連。儲(chǔ)能單元并聯(lián)相接于功率單元上，預(yù)充電回路連接于儲(chǔ)能單元和第一開關(guān)附件之間，以給儲(chǔ)能單元的電容組進(jìn)行充電，在預(yù)充電回路上串接有第三開關(guān)附件。采樣回路與控制模塊的輸入端相連，控制模塊的輸出端則經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊連接于功率單元內(nèi)MOSFET器件的信號(hào)輸入端。相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元串接于采樣回路和控制模塊之間，采樣回路則包括電網(wǎng)側(cè)電流、電壓采樣模塊和濾波器側(cè)電流、電壓采樣模塊，并可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)間的轉(zhuǎn)化。
[0017]本實(shí)施例中功率單元內(nèi)的MOSFET器件為碳化硅MOSFET器件，以利用碳化硅MOSFET器件的寬禁帶、高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率的特性更好的是濾波系統(tǒng)在高溫、高頻和大功率場(chǎng)合下使用。如圖2中所示，預(yù)充電回路包括可與電網(wǎng)三相電源相連的限流電阻及整流二極管，儲(chǔ)能單元包括多個(gè)并聯(lián)相接于一起的電容組。LCL濾波回路用于吸收功率單元的高次諧波成分，儲(chǔ)能單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)系統(tǒng)的能力存儲(chǔ)。
[0018]本實(shí)施例中采用回路利用電網(wǎng)側(cè)電流、電壓采樣模塊和濾波器側(cè)的電流、電壓采樣模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)電流電壓及有源濾波器電流電壓的采樣。相序檢測(cè)電路負(fù)責(zé)通過采樣回路的信號(hào)判別系統(tǒng)接線的相位關(guān)系，脈沖分配單元通過相序檢測(cè)電路計(jì)算出的相序關(guān)系分配脈沖通道，從而可經(jīng)由控制模塊通過接收的采樣數(shù)據(jù)和脈沖分配關(guān)系計(jì)算出相關(guān)開關(guān)信息以控制功率單元的開通。
[0019]本實(shí)施例中相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元可分別采用M32192F8TFP芯片和EP4CE115F芯片。控制模塊可采用DSP控制器，而驅(qū)動(dòng)模塊則可采用速度快且驅(qū)動(dòng)功率大的專用驅(qū)動(dòng)器IXDD614CI。本有源電力濾波系統(tǒng)通過第一開關(guān)附件和預(yù)充電回路首先給儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電，然后斷開預(yù)充電回路中的第二開關(guān)附件，并閉合第三開關(guān)附件以投入LCL濾波回路，通過采樣回路、相序檢測(cè)電路、脈沖分配單元和控制模塊以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊控制功率單元逆變產(chǎn)生逆變電壓。
[0020]為便于對(duì)第二開關(guān)附件和第三開關(guān)附件的控制，以避免其出現(xiàn)同步通斷的情況，本實(shí)施例中也可使第二開關(guān)附件與第三開關(guān)附件間經(jīng)由圖中未示出的互鎖電路連接。本濾波系統(tǒng)通過控制模塊經(jīng)由采樣回路的采樣計(jì)算功率單元的逆變電壓與電網(wǎng)電壓的電壓差，并將該電壓差加載在圖中未示出的功率單元的電抗器上，由此產(chǎn)生系統(tǒng)需要的諧波電流，該諧波電流的相位與濾波系統(tǒng)所連電路的負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流相位相反，可使其在濾波系統(tǒng)側(cè)近似抵消，從而可達(dá)到濾除諧波的目的。
[0021]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種有源電力濾波系統(tǒng)，其特征在于包括:第一開關(guān)附件、LCL濾波回路、功率單元、預(yù)充電回路和儲(chǔ)能單元，還包括采樣回路和控制模塊，功率單元的驅(qū)動(dòng)模塊，以及相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元；所述開關(guān)附件與電網(wǎng)相連接，LCL濾波回路的一端經(jīng)由第二開關(guān)附件連接于第一開關(guān)附件，LCL濾波回路的另一端與功率單元相連，所述儲(chǔ)能單元并聯(lián)相接于功率單元上，預(yù)充電回路連接于所述儲(chǔ)能單元和第一開關(guān)附件之間，在所述預(yù)充電回路上串接有第三開關(guān)附件，所述采樣回路與控制模塊的輸入端相連，控制模塊的輸出端經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊連接于功率單元內(nèi)MOSFET器件的信號(hào)輸入端，所述相序檢測(cè)電路和脈沖分配單元串接于采樣回路和控制模塊之間；所述采樣回路包括電網(wǎng)側(cè)電流、電壓采樣模塊和濾波器側(cè)電流、電壓采樣模塊，所述功率單元內(nèi)的MOSFET器件為碳化硅MOSFET器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源電力濾波系統(tǒng)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)模塊采用ICDD614CI 芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源電力濾波系統(tǒng)，其特征在于:所述第二開關(guān)附件和第三開關(guān)附件間經(jīng)由互鎖電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源電力濾波系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制模塊為DSP控制器。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK204205597SQ201420743089
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】齊濤, 李臣, 張冀源, 王成, 張小龍 申請(qǐng)人:保定四方三伊電氣有限公司