[实用新型]一种有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术，具体设计一种有源电力滤波器（APF，Active Power Filter），应用于三相四线制电力系统的谐波抑制和无功功率补偿。

背景技术

APF是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的电子装置，能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，可以克服LC滤波等传统谐波抑制和无功功率补偿方法的缺点。APF设置在电源和负载（即：待补偿对象）之间，APF的原理包括：检测待补偿对象的电压和电流，通过对电流进行处理来得到补偿电流，将补偿电流与待补偿的谐波和无功功率进行抵消，最终得到期望的电源电流。在三相四线制电力系统的应用中，APF通常设置在三相四线制电源和非线性负载之间，包括与三相四线制电源和非线性负载连接的功率单元。常见的典型非线性负载有：软启动器（可控硅电机启动器）；开关电源、不间断电源（UPS，Uninterrupted Power Supply）、逆变元件、电池充电器；变频控制的电机、起重机、电梯等；电子数据图像设备，如电视等无线电发射设备，可控灯光设备；整流器等等。

我国380V电力系统一般为三相四线制电力系统，而负载（非线性负载）通常也为三相四线制，即存在中线。因而三相（U相、V相和W相）电流之和通常不为零，即存在零序电流，零序电流中既可能存在零序基波分量也可能存在零序谐波分量，此时传统的采用三相三线制主电路的电力滤波器无法消除线路中的零序基波分量和零序谐波分量以及中线中的电流。在许多情况下，为了保持三相电流的平衡，在大型办公楼中通常会在三相中合理分配负荷，使三相电流尽量平衡。但是由于单相负荷如计算机、工作站等信息设备的大量使用，以及大量设备是后来增加的，因此实际中要合理的分配三相负荷是很难做到的。所以在许多大型的办公楼出现了三相电流严重不平衡，中线电流很大的问题。

实用新型内容

本实用新型解决现有三相四线制电力系统中存在的中线电流很大、三相电流严重不平衡的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供如下的技术方案：一种有源电力滤波器，设置在三相四线制电源和非线性负载之间，包括与三相四线制电源和非线性负载连接的功率单元，其中，功率单元包括串联的U相功率单元、V相功率单元和W相功率单元，U相功率单元、V相功率单元和W相功率单元具有相同的结构并且分别连接到三相四线制电源的U相、V相和W相；U相功率单元包括七个端子、第一绝缘栅门极晶体管（IGBT，Insulated Gate Bipolar Translator）、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、电容C9、电容C10和电容C11；其中，端子H与端子F连接，端子B和端子D之间既通过电容C8相互连接又通过电容C9相互连接，端子B和端子H通过电容C10连接，端子H和端子D通过电容C11连接；第一IGBT的发射极、第二IGBT的集电极、端子A以及端子G连接在一起，端子B、端子E、第一IGBT的集电极以及第三IGBT的集电极连接在一起，端子D、端子G、第二IGBT的发射极以及第四IGBT的发射极连接在一起；U相功率单元的端子H连接到三相四线制电源的中线。

优选的，所述有源电力滤波器还包括与W相功率单元的端子E、端子F和端子G连接的电阻Rz。

优选的，所述有源电力滤波器还包括连接U相功率单元的端子B和端子D的吸收电容。

优选的，所述有源电力滤波器还包括连接U相功率单元的端子B和端子H的第一直流电容，以及连接U相功率单元的端子H和端子D的第二直流电容。

本实用新型的有源电力滤波器利用多个IGBT混连成功率单元，为功率单元设置吸收电容C9和直流电容C10和C11，为三相四线制电源的U向、V相和W相分别设置一个功率单元，并且将各个功率单元串联在一起，使得三相四线制电源的中线电流都流经直流侧的吸收电容，然后进入各相电路，防止了中线电流过大，实现了三相电流的平衡。这种APF尤其适用于小容量系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的APF的示意图；图2是图1中一个功率单元的电路图。

具体实施方式