【正文】 都選用高速型，而且驅(qū)動電路緊靠IGBT芯片，驅(qū)動延時(shí)小，所以IPM開關(guān)速度快，損耗??；。IPM內(nèi)部的IGBT導(dǎo)通壓降低，開關(guān)速度快，故IPM功耗小；。IPM實(shí)時(shí)檢測IGBT電流，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過載或直接短路時(shí)，IGBT將被軟關(guān)斷，同時(shí)送出一個(gè)故障信號；。在靠近IGBT的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)基板過熱時(shí)，IPM內(nèi)部控制電路將截止柵級驅(qū)動，不響應(yīng)輸入控制信號；。在串聯(lián)的橋臂上，上下橋臂的驅(qū)動信號互鎖。有效防止上下臂同時(shí)導(dǎo)通；。優(yōu)化的門級驅(qū)動與IGBT集成，布局合理，無外部驅(qū)動線；。當(dāng)?shù)陀隍?qū)動控制電源（一般為15V）就會造成驅(qū)動能力不夠，增加導(dǎo)通損耗。IPM自動檢測驅(qū)動電源，當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ党^10181。s時(shí)，將截止驅(qū)動信號；?？s短開發(fā)時(shí)間；；。體積相應(yīng)小。本文所設(shè)計(jì)的裝置采用三菱公司生產(chǎn)的PM10RSH120。其耐壓為1200V，電流為10A。 主電路交流側(cè)電感的計(jì)算并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 交 流 側(cè) 電 感 通 過 其 兩 側(cè) 的 電 壓 差 產(chǎn) 生 補(bǔ) 償 電 流 ， 它具 有 很 重 要 的 作 用 ：(1)平 衡 有 源 電 力 濾 波 器 主 電 路 中 各 點(diǎn) 電 壓 ；(2)能 量 存 儲 和 雙 向 饋 送 ；(3)調(diào) 整 補(bǔ) 償 電 流 的 相 位 ， 并 使 補(bǔ) 償 電 流 連 續(xù) ；(4)緩 沖 各 相 電 壓 中 諧 波 的 無 功 功 率 。電 感 的 選 擇 必 須 滿 足 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 對 期 望 諧 波 電 流 的 跟 蹤 能 力 ，電 感 值 L越 大 ， 變 化 越 慢 ， 反 之 ， 則 變 化 越 快 。 電 感 選 擇 不 宜 過 大 ， 但 是 當(dāng) 電ci感 選 擇 較 小 時(shí) ， 會 使 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 的 實(shí) 際 補(bǔ) 償 電 流 相 對 于 期 望 補(bǔ) 償 電流 具 有 很 大 的 超 調(diào) ， 毛 刺 較 大 ， 因 此 ， 電 感 的 選 擇 應(yīng) 該 綜 合 考 慮 補(bǔ) 償 電 流 跟 蹤能 力 以 及 電 流 超 調(diào) 兩 方 面 的 要 求 。首先，為了滿足電流跟蹤能力，并聯(lián)型有源電力濾波器的實(shí)際補(bǔ)償電流變化率應(yīng)大于期望補(bǔ)償電流的最大變化率，即： (34)kdtic??max*式（356）中， 值一般通過仿真的方法獲得。k對于 來說，在一個(gè)電網(wǎng)周期中，當(dāng) 或 時(shí)， 達(dá)最大值。*ci 0?t??tdtic*所以，以下考慮 時(shí)的情況， 0?t? (35)1cadcaiKUtL?式（358）在 時(shí)， 為零， 取最小值發(fā)生在 為 時(shí)刻，為滿0?tatic aK31足式（357） ，則有： (36)min3cdcUktL??即電感應(yīng)滿足： (37)dck?其次，電感的選擇必須保證補(bǔ)償電流超調(diào)不宜過大，若允許的最大電流誤差范圍為 ，則有：I? (38)Itdic???在 取最大值 的時(shí)刻，有：dtic0?t? (39)max23cdcdiUttItL?????所以有： (310)23dcfI??綜合式（360） 、 （363）可得電感的取值范圍為： (311)23dcdcULfIk? 直流側(cè)電壓計(jì)算和電容選取 有源電力濾波器正常工作時(shí)，實(shí)際補(bǔ)償電流在指令電流兩側(cè)呈鋸齒波狀跟隨其變化，對于 A 相，根據(jù)式（31a） ，當(dāng) 時(shí)，有源電力濾波器 A 相橋臂的*cai?上開關(guān)器件應(yīng)該導(dǎo)通，下開關(guān)器件應(yīng)該關(guān)斷，Ka 為 1/3 或 2/3。若取 Ka=1/3，則 (312)1()3cadcadiUetL??要使實(shí)際補(bǔ)償電流 更好的跟蹤指令電流 ， 必須增大，即cai *ic (313)0cait?也 就 是 (314)3dcaU?考 慮 到 最 嚴(yán) 重 的 情 況 ， （ —相 電 壓 峰 值 。 ） (315)dcm因 此 ， 直 流 側(cè) 電 壓 ：V (316)???取 =1000V。dcU從 某 種 意 義 上 說 ， 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 的 工 作 就 是 直 流 側(cè) 電 容 的 充 、 放電 過 程 ， 直 流 側(cè) 電 容 的 電 壓 直 接 影 響 有 源 濾 波 器 的 補(bǔ) 償 性 能 的 好 壞 ， 若 電 壓 波動 太 大 ， 則 補(bǔ) 償 效 果 就 很 差 。 因 此 ， 必 須 要 維 持 電 容 電 壓 基 本 保 持 不 變 。 電 容越 大 ， 電 壓 波 動 就 越 小 ， 補(bǔ) 償 效 果 也 越 好 ， 但 電 容 越 大 ， 成 本 也 越 高 ， 所 以 ，電 容 的 選 取 要 綜 合 這 兩 方 面 的 因 素 考 慮 。假 設(shè) 在 某 一 PWM 周 期 內(nèi) 電 容 始 終 處 于 充 電 或 放 電 狀 態(tài) ， 直 流 側(cè) 電 容 電 壓 的最 大 允 許 偏 離 設(shè) 定 值 為 ， 則 有maxdcU? (317)*axa|ccpwmif?即 ： (318)*ax|cpwmdiCfU?—直 流 側(cè) 電 容 值 ；C—PWM 脈 沖 頻 率 ；pwmf—通 過 電 容 C 的 電 流 最 大 值 。*ax|ci 電流電壓檢測設(shè)計(jì) 電流檢測電路的設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)計(jì)算諧波，必須對非線性負(fù)載電流和實(shí)際補(bǔ)償電流進(jìn)行檢測，本文采用 CSK75A 直測式霍爾電流檢測器件 。 它對直流和交流電流都能進(jìn)行檢測，檢測的延遲小于 1us，因此是比較理想的電流檢測元件。電流檢測電路如圖 所示。 電壓檢測電路的設(shè)計(jì)為了確定采樣的起始時(shí)刻，需要確定電壓的相位信號，另外，在電流諧波指令計(jì)算時(shí)，也需要知道正弦波電壓的相位。將 a 相電壓經(jīng)隔離降壓后引入到控制電路中，經(jīng)濾波整形后，產(chǎn)生與 a 相電壓同頻同相的方波信號，由 CD4046與 BCD 加法計(jì)數(shù)器 CD4518 構(gòu)成的倍頻電路對 此 方 波 電 壓 信 號 進(jìn) 行 鎖 相 ， 保 證采 樣 信 號 同 步 ， 形 成 100 倍 頻 的 脈 沖 信 號 。 檢 測 電 路 如 圖 所 示 。 圖 電壓檢測電路圖圖 電流檢測電路圖第四章 并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真 仿真環(huán)境有 源 電 力 濾 波 器 系 統(tǒng) 是 一 個(gè) 比 較 復(fù) 雜 的 非 線 性 控 制 系 統(tǒng) ， 對 它 進(jìn) 行 理 論 分析 是 比 較 困 難 的 ， 將 所 設(shè) 計(jì) 的 控 制 算 法 直 接 應(yīng) 用 于 實(shí) 際 系 統(tǒng) 往 往 需 要 花 費(fèi) 很 多的 時(shí) 間 和 精 力 。 而 仿 真 試 驗(yàn) 可 以 驗(yàn) 證 控 制 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 的 正 確 性 ， 加 深 對 其 理 論 知識 的 理 解 和 控 制 規(guī) 律 的 認(rèn) 識 。 系 統(tǒng) 一 些 重 要 控 制 參 數(shù) 的 仿 真 結(jié) 果 對 實(shí) 際 的 裝 置參 數(shù) 的 設(shè) 定 具 有 一 定 的 參 考 作 用 ， 因 此 ， 在 實(shí) 際 裝 置 設(shè) 計(jì) 之 前 應(yīng) 該 對 整 個(gè) 系 統(tǒng)的 性 能 進(jìn) 行 仿 真 。MATLAB 語 言 及 其 SIMULINK 可 視 化 仿 真 平 臺 在 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 中 應(yīng) 用 非 常 普 遍 。MATLAB 工 具 箱 包 含 很 多 仿 真 模 塊 ， 如 電 力 系 統(tǒng) 模 塊 ， DSP 模 塊 ， 數(shù) 學(xué) 運(yùn) 算 模 塊 等等 ， 利 用 這 些 模 塊 ， 無 需 編 程 ， 在 SIMULINK 環(huán) 境 下 就 可 以 迅 速 建 立 起 各 種 模 型 ，直 接 仿 真 ， 使 用 十 分 靈 活 方 便 。 本 章 就 是 利 用 的 仿 真 工 具 SIMULINK對 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 仿 真 ， 從 仿 真 結(jié) 果 可 以 直 觀 的 看 出 系 統(tǒng) 補(bǔ) 償諧 波 的 效 果 。 [8] 仿真模型的建立 并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型，圖中，POWER和LOAD兩個(gè)模塊組成三相三線制系統(tǒng)，負(fù)載側(cè)三相電流和a相電壓通過三個(gè)電流檢測元件（Current Measurement）和一個(gè)電壓檢測元件（Voltage Measurement）檢測后送給諧波檢測模塊（cauculate），檢測模塊通過運(yùn)算得出指令電流，指令電流再和主電路模塊（main circuit）輸出的實(shí)際補(bǔ)償電流通過sum模塊進(jìn)行比較后送給PWM發(fā)生器（Discrete PWM Generator）產(chǎn)生PWM信號來控制主電路開關(guān)器件的通斷，進(jìn)而控制實(shí)際補(bǔ)償電流跟蹤指令電流的變化來補(bǔ)償系統(tǒng)的諧波。 圖 并聯(lián)型有源電力濾波器仿真圖 主電路的仿真有源電力濾波器的補(bǔ)償電流 是通過主電路直流側(cè)電容電壓和交流側(cè)電源ci電壓的差值作用于電感上產(chǎn)生的。變流器直流側(cè)接有大電容，在正常工作中，電容電壓基本保持不變，并聯(lián)型有源電力濾波器主電路的仿真如圖 所示，圖中直流側(cè)的大電容用恒定的直流電壓源來代替。 圖 主電路仿真圖 諧波電流檢測電路的仿真諧波電流檢測電路是有源電力濾波系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)精確的檢測出諧波分量是進(jìn)行諧波補(bǔ)償?shù)闹匾疤釛l件。 圖 諧波電流檢測電路仿真圖 圖 三相/兩相變換仿真圖三相負(fù)載電流經(jīng)過三相/兩相變換成有功電流（基波和諧波有功分量）和無功電流（基波和諧波無功分量） ，然后通過低通濾波器進(jìn)行濾波，得到基波電流的有功分量和無功分量，最后經(jīng)過兩相/三相變換得到三相電流基波分量，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電流中諧波電流和基波電流的分離。諧波電流檢測電路仿真見圖 ，三相/兩相、兩相/三相變換分別封裝成模塊接到檢測電路中，其內(nèi)部仿真模型分別如圖 、圖 所示。 圖 兩相/三相變換仿真圖 仿真結(jié)果 補(bǔ)償前電網(wǎng)電流仿真波形與分析當(dāng)負(fù)載端為三相橋式二極管整流電路時(shí)，為阻感性負(fù)載供電，負(fù)載電阻R=50 歐，電感 L=10mH，此時(shí)非線性負(fù)載三相對稱的。觀察 A 相補(bǔ)償前電網(wǎng)電流的波形及其頻譜圖 。 圖 A 相負(fù)載側(cè)電流波形及頻譜圖未進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，A 相總諧波畸變率 THD=%。 補(bǔ)償后電網(wǎng)電流仿真波形與分析補(bǔ)償后，A 相電網(wǎng)電流波形及其頻譜圖如圖 所示，PWM 的開關(guān)頻率為10 。kHz圖 補(bǔ)償后 A 相電流波形及頻譜圖諧波電流被補(bǔ)償后，A 相電網(wǎng)電流的總畸變率為 THD=%。 A 相指令電流和實(shí)際補(bǔ)償電流波形的比較如圖 所示。 (a)A 相指令電流波形 (b) A 相實(shí)際補(bǔ)償電流波形圖 A 相指令電流與實(shí)際補(bǔ)償電流波形比較 數(shù)字低通濾波器截止頻率對指令電流精度的影響數(shù)字低通濾波器的功能為濾除交流，保留直流。若直流分量含有高次分量，則得到的三相基波電流 、 、 不會是標(biāo)準(zhǔn)的基波正弦，從而直接影響afibfcfi到指令電流的精度。(1)當(dāng)截止頻率為 20 時(shí)，低通濾波器的輸入輸出波形與 A 相基波有功電Hz流波形及其頻譜圖如圖 。 (a) 濾波前的波形圖 (b) 濾波后的波形圖(c) A 相基波有功電流波形及頻譜圖圖 截止頻率為 20 時(shí)的波形及頻譜圖Hz低通濾波器截止頻率為 20 時(shí)，A 相基波有功電流總畸變率 THD=%。(2)當(dāng)截止頻率為 50 時(shí)，低通濾波器的輸入輸出波形與 A 相基波有功電z流波形及其頻譜圖如圖 所示。(a) 濾波前的波形圖(b) 濾波后的波形圖(c) A 相基波有功電流波形及頻譜圖圖 截止頻率為 50 時(shí)的波形及頻譜圖Hz 低通濾波器截止頻率為 50 時(shí)，A 相基波有功電流總畸變率 THD=%。z 仿真結(jié)果以上對并聯(lián)型有源電力濾波器補(bǔ)償三相對稱非線性負(fù)載進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的并聯(lián)型有源電力濾波器能對諧波電流進(jìn)行有效的補(bǔ)償，補(bǔ)償效果較好?！? 結(jié)論及展望本文首先闡述了關(guān)于電網(wǎng)諧波問題和抑制技術(shù)，討論了有源電力濾波器技術(shù)的研究背景和意義，然后介紹了有源電力濾波器基本工作原理和結(jié)構(gòu)，再以瞬時(shí)無功功