一、常用并聯(lián)型有源濾波器三相四線制APF概念：
有源電力濾波器APF,作為一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置得到了迅速發(fā)展。其中，并聯(lián)型APF由于具有效率高、成本低、易控制等優(yōu)點(diǎn)而成為研究重點(diǎn)。
并聯(lián)型三相四線制APF的基本原理是通過某種算法來控制主電路中的電壓型逆變器，使其向網(wǎng)側(cè)注入抵消負(fù)載電流中的諧波和無功電流分量，從而使得電源電流只剩下基波有功分量，其波形為與電壓同相的正弦波。然而，電壓型逆變器存在直流電壓母線，為了防止開關(guān)器件發(fā)生“直通”現(xiàn)象，在同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管開通與關(guān)斷之間必須設(shè)置一定的死區(qū)時(shí)間。而死區(qū)的存在使得電壓型逆變器不能精確實(shí)現(xiàn)控制算法，從而影響APF的補(bǔ)償性能。
華坤有源濾波器
二、有源濾波器死區(qū)效應(yīng)分析：
假定開關(guān)管均為理想開關(guān)，則在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，S1和S2都處于關(guān)斷狀態(tài)，逆變器輸出補(bǔ)償電流只能由反并聯(lián)二極管D1或D2來續(xù)流。規(guī)定電流由橋臂流出時(shí)為正方向。當(dāng) ＞0時(shí)，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)， 只能通過D2來續(xù)流，Ａ點(diǎn)電壓被鉗位在－Uc/２。此時(shí)，若S1由導(dǎo)通到關(guān)斷、S2由關(guān)斷到導(dǎo)通，則理想情況下Ａ點(diǎn)電壓應(yīng)為－Uc /２，因而此時(shí)死區(qū)的存在對(duì)APF輸出沒有影響；若S1由關(guān)斷到導(dǎo)通、S2由導(dǎo)通到關(guān)斷，則理想情況下Ａ點(diǎn)電壓應(yīng)為Uc／２，而實(shí)際電壓為－Uc /２，因而與理想情況相比，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，A點(diǎn)電壓相當(dāng)于增加了一個(gè)幅值為Uc、寬度為 負(fù)脈沖。
加入死區(qū)時(shí)間之后APF橋臂中點(diǎn)輸出電壓與理想值之間產(chǎn)生一定的偏差，不計(jì)電壓的上升與下降時(shí)間的話，此偏差電壓可以看成一系列電壓脈沖，主要有兩個(gè)特點(diǎn)：
(1) 每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)存在一個(gè)偏差電壓脈沖；
(2) 每個(gè)偏差電壓脈沖的極性與當(dāng)時(shí)輸出補(bǔ)償電流的極性相反。
注：死區(qū)效應(yīng)不僅影響APF輸出電壓的幅值，也會(huì)對(duì)其相位產(chǎn)生影響。
以上分析是在假定開關(guān)管均為理想開關(guān)的情況下進(jìn)行的，而實(shí)際中，開關(guān)管的通態(tài)壓降和開關(guān)時(shí)間均是存在的，并且隨著溫度和電流的變化而變化。此外，當(dāng)輸出補(bǔ)償電流在死區(qū)時(shí)間內(nèi)續(xù)流至零時(shí)，由于二極管的正向?qū)ㄐ?，電流不再反向增大，在這段時(shí)間內(nèi)，A點(diǎn)電壓為零，此時(shí)偏差電壓脈沖幅值為Uc/２，此現(xiàn)象稱為零電流鉗位現(xiàn)象?？傊捎谒绤^(qū)時(shí)間的加入，使得APF的輸出與理想值之間產(chǎn)生一定的偏差，這會(huì)對(duì)APF的補(bǔ)償性能有影響。分析后可知，偏差量與開關(guān)頻率、死區(qū)時(shí)間成正比，頻率越高、越大則偏差越大，對(duì)補(bǔ)償性能的影響越嚴(yán)重。因此，為了提高APF的補(bǔ)償性能，必須對(duì)死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。
并聯(lián)型有源濾波器產(chǎn)品接線圖
三、并聯(lián)型有源濾波器死區(qū)效應(yīng)的補(bǔ)償策略：
1、電流反饋型補(bǔ)償策略：
這種方法的基本思想是通過對(duì)逆變器輸出電流的檢測(cè)并判斷其極性，將檢測(cè)結(jié)果送入控制器，控制器根據(jù)判斷出的電流極性來調(diào)整開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度，從而產(chǎn)生一個(gè)與偏差電壓脈沖幅值和寬度相同、極性相反的補(bǔ)償電壓脈沖，來抵消偏差電壓的影響。
2、無死區(qū)補(bǔ)償策略：
（1）當(dāng) ＞0時(shí)，極性檢測(cè)輸出高電平，選通門U1選通，U2封鎖；
（2）當(dāng) ＜0時(shí)，極性檢測(cè)輸出低電平，選通門U1封鎖，U2 選通。
兩者的比較：
根據(jù)對(duì)兩種補(bǔ)償策略原理的分析可知，二者的共同之處是都需要對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)來判斷其極性。
（1）負(fù)載電流波形
（2）不設(shè)死區(qū)時(shí)電源電流波形
（3）死區(qū)為5μs時(shí)電源電流波形
（4）電流反饋控制時(shí)的電源電流波形
（5）無死區(qū)控制時(shí)的電源電流波形
由仿真結(jié)果可以看出：
①死區(qū)的存在對(duì)APF的補(bǔ)償性能有一定的影響；
②上述兩種方法均能實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)效應(yīng)的有效補(bǔ)償。
并聯(lián)型與串聯(lián)型有源濾波器接線圖對(duì)比
二者的不同之處是它們消除死區(qū)效應(yīng)影響的機(jī)理截然不同，電流反饋型補(bǔ)償策略是在死區(qū)存在的前提下通過改變開關(guān)管的開通與關(guān)斷時(shí)間來實(shí)現(xiàn)輸出電流調(diào)節(jié)的，它需要將電流檢測(cè)信號(hào)送入APF的控制器，對(duì)控制器產(chǎn)生作用來調(diào)整開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度，當(dāng)APF采用不同的控制策略或控制器參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，死區(qū)補(bǔ)償電路的參數(shù)也將隨之改變。因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須將二者結(jié)合起來考慮。而無死區(qū)補(bǔ)償策略是通過封鎖同一橋臂中某一只開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而對(duì)另一只開關(guān)管進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)輸出電流調(diào)節(jié)的，因而可以取消死區(qū)時(shí)間的設(shè)置，降低了控制電路的復(fù)雜性和成本；此外，該方法不會(huì)對(duì)控制器本身產(chǎn)生作用，適用于采用任何一種控制策略的APF，具有通用性。因此，無死區(qū)補(bǔ)償策略更適合用于對(duì)并聯(lián)型APF進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。
試驗(yàn)分析之后表明，二者均能對(duì)并聯(lián)型APF的死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行有效補(bǔ)償。從成本和可操作性來考慮，與電流反饋型補(bǔ)償策略相比，無死區(qū)補(bǔ)償策略具有一定的優(yōu)勢(shì)。
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