[发明专利]有源输出滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子设备领域，特别涉及一种用于变频器输出的有源输出滤波器。

背景技术

基于PWM（脉冲宽度调制）技术的电压源变频器会产生高频脉冲电压，同时在负载上会产生高速的电压变化，其dv/dt（电压时比间）值高达几千甚至上万伏特每微秒，对设备的电磁兼容和负载绝缘造成了很高的压力。为了解决该问题常通过在变频器输出侧加装输出滤波器进行滤波。传统的输出滤波器一般由电抗器、电容器和电阻中一种器件或多种器件组成。为了达到滤波效果，输出滤波器中电抗器和电容器取值不能太低，因此导致输出滤波器的基波压降高、损耗大、体积大等不足，该技术问题在中高压变频器中尤为突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中变频器输出滤波器压降高、损耗大、体积大的缺陷，提供一种有源输出滤波器，其能够减小输出滤波器体积、降低输出滤波器的基波压降、提高滤波器效率。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种有源输出滤波器，连接在目标变频器输出端，其特点在于，包括输出电抗器和附加变频器，所述目标变频器和所述附加变频器分别与所述输出电抗器的不同绕组相连，所述附加变频器在所述输出电抗器中产生的基波电流用于抵消所述目标变频器在所述输出电抗器中产生的基波磁通。

本方案利用了下述技术原理：

电压源PWM变频器的时变开关桥臂电压可以由它的谐波分量表示如下：

其中：是变频器的直流母线电压、是变频器调制比，是参考波的频率，是参考波的初始位置角，是载波的频率，是载波的初始位置角，是直流分量系数，是基波分量系数，是载波谐波系数，是边带谐波系数。由PWM变频器调制方法决定。

PWM变频器的输出电抗器中产生的磁通主要由基波电流产生，而磁通决定了输出电抗器磁芯所需的截面积。通过抵消输出电抗器中的基波磁通，则可以使输出电抗器上不产生基波压降；同时，由于基波磁通被抵消，可以利用较小的磁芯、较少的线圈绕制匝数实现大的等效高频电抗而不发生饱和，从而可以减小输出滤波器体积，降低输出滤波器的损耗。

本方案中，所述附加变频器的作用是向所述输出电抗器中注入与所述目标变频器在所述输出电抗器中产生的基波磁通反向的基波电流，从而抵消所述目标变频器在所述输出电抗器中产生的基波磁通，从而减小输出滤波器体积、降低输出滤波器的基波压降、提高滤波器效率。

较佳地，所述有源输出滤波器还包括控制器，所述控制器用于控制所述附加变频器输出的基波电流。

较佳地，所述控制器还用于实时检测所述目标变频器的电流，并根据检测到的电流实时调整所述附加变频器输出的基波电流。

本方案中，所述控制器的作用是实时检测目标变频器的输出电流，根据检测到的电流向所述附加变频器发出电流调节控制指令，使得所述附加变频器输出满足使用要求的基波电流。

较佳地，所述输出电抗器与所述附加变频器连接的绕组的匝数与所述输出电抗器与所述目标变频器连接的绕组的匝数不同。

本方案中，所述输出电抗器与所述附加变频器连接的绕组的匝数与所述输出电抗器与所述目标变频器连接的绕组的匝数不同，通过调节绕组的匝数，能够做到只需采用低压小电流附加变频器就可以满足使用要求。

较佳地，所述输出电抗器的磁芯的材料为硅钢片、铁氧体、磁粉心、非晶合金、超微晶合金或空气。

本方案中，所述输出电抗器的磁芯的材料选择可以依据应用场合、电流大小及材料特性而定。

本发明的积极进步效果在于：与现有变频器输出滤波器相比，本发明利用磁场耦合相消的原理，通过增加附加变频器实现向输出电抗器中注入与目标变频器在输出电抗器中产生的基波磁通反向的基波电流，从而使附加变频器与目标变频器在输出电抗器中产生的基波磁通在磁芯中相互抵消，故此可以设计大感抗值的输出电抗器而不需考虑基波磁通的饱和，从而可以大幅减小磁芯截面积，从而减小输出滤波器中输出电抗器的磁芯体积，降低输出滤波器的基波压降，减小滤波器的损耗，提高输出滤波器的效率。

附图说明

图1为本发明有源输出滤波器一较佳实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。