单相有源电力滤波器及电源系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种单相有源电力滤波器及电源系统，包括：输出滤波器及并联的逆变桥、储能电容，输出滤波器分别连接逆变桥及电网电源；逆变桥包括并联的第一、第二桥臂；第一桥臂包括串联的第一、第二功率开关管，第二桥臂包括串联的第三、第四功率开关管；第一、第二功率开关管以高频开关动作，第三、第四功率开关管以工频开关动作。本实用新型专利技术中一桥臂以高频工作，另一以工频工作，降低了系统的共模干扰，从而减小尺寸及成本；工频工作的桥臂中选用开关速度较慢的器件，进一步减小系统成本；高频工作的桥臂中选用开关速度较快的器件，并缩短上下桥臂的死区时间，以此提高谐波补偿效果；设置第三桥臂并采用交错并联的工作模式，减小输出滤波器。

【技术实现步骤摘要】
单相有源电力滤波器及电源系统
本技术涉及电子电力领域，特别是涉及一种单相有源电力滤波器及电源系统。
技术介绍
随着电子电力技术的飞速发展，大量的非线性用电设备应用于工业生产，使电网中的谐波污染日益严重，需要对其进行治理。目前，常采用有源电力滤波对电网中的谐波进行治理，有源电力滤波通过检测非线性负载中电流的畸变部分，控制功率电路产生相应的补偿电流分量，并注入到电网中，以此达到消除谐波的目的。现有单相有源电力滤波装置中，主电路一般由单相全桥组成。如图1所示，电网与非线负载11之间接入单相有源电力滤波器，单相有源电力滤波器的左右桥臂分别包括两个功率开关管，分别记为Sv1’、Sv2’、Sv3’、Sv4’，各功率开关管均以上千赫兹的频率工作，其中一个桥臂通过电感Ls’接入电网；高频的开关管动作会给电网引入共模干扰，从而需要在有源电力滤波器与电网之间设置共模滤波器Lcm，从而加大了有源电力滤波器的体积以及成本。因此，如何减小有源电力滤波器的体积及成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种单相有源电力滤波器及电源系统，用于解决现有技术中有源电力滤波器的体积大、成本高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种单相有源电力滤波器，所述单相有源电力滤波器至少包括：输出滤波器及并联的逆变桥、储能电容，所述输出滤波器分别连接所述逆变桥及电网电源；所述逆变桥包括并联的第一桥臂、第二桥臂；所述第一桥臂包括串联的第一功率开关管及第二功率开关管，所述第二桥臂包括串联的第三功率开关管及第四功率开关管；其中，所述第一功率开关管及所述第二功率开关管以高频开关动作，所述第三功率开关管及所述第四功率开关管以工频开关动作。可选地，所述第一功率开关管及所述第二功率开关管采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管。可选地，所述第一功率开关管及所述第二功率开关管之间的死区时间设定为100ns～500ns。更可选地，所述逆变桥还包括与所述第一桥臂及所述第二桥臂并联的第三桥臂，所述第三桥臂包括串联的第五功率开关管及第六功率开关管；所述第五功率开关管及所述第六功率开关管的开关频率与所述第一功率开关管及所述第二功率开关管相同；所述第三桥臂与所述第一桥臂以交错并联方式工作。更可选地，所述第五功率开关管及所述第六功率开关管采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管。更可选地，所述第五功率开关管及所述第六功率开关管之间的死区时间设定为100ns～500ns。可选地，所述输出滤波器为L型滤波器。可选地，所述输出滤波器为LCL型滤波器。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种电源系统，所述电源系统至少包括：上述单相有源电力滤波器及非线性负载；所述单相有源电力滤波器及所述非线性负载并联，且连接所述电网电源。如上所述，本技术的单相有源电力滤波器及电源系统，具有以下有益效果：1、本技术的单相有源电力滤波器及电源系统中一个桥臂以高频工作，另一个以工频工作，大大降低了系统的共模干扰，从而可以减小系统的共模滤波器的尺寸以及成本。2、本技术的单相有源电力滤波器及电源系统选用开关速度较慢的器件作为工作在工频的桥臂中的开关，可进一步减小系统成本。3、本技术的单相有源电力滤波器及电源系统选用开关速度较快的器件作为工作在高频的桥臂中的开关，并缩短上下桥臂的死区时间，以此提高有源电力滤波器的谐波补偿效果。4、本技术的单相有源电力滤波器及电源系统设置第三桥臂并采用交错并联的工作模式，可以进一步减小输出滤波器的尺寸以及成本。附图说明图1显示为现有技术中的单相有源电力滤波器的结构示意图。图2显示为本技术的单相有源电力滤波器的一种结构示意图。图3显示为本技术的单相有源电力滤波器的另一种结构示意图。图4显示为本技术的单相有源电力滤波器的又一种结构示意图。图5显示为本技术在电网正半周期电流流入单相有源电力滤波器的一种原理示意图。图6显示为本技术在电网正半周期电流流入单相有源电力滤波器的另一种原理示意图。图7显示为本技术在电网正半周期电流流出单相有源电力滤波器的一种原理示意图。图8显示为本技术在电网正半周期电流流出单相有源电力滤波器的另一种原理示意图。图9显示为本技术的单相有源电力滤波器的波形示意图。图10显示为本技术的单相有源电力滤波器的再一种结构示意图。图11显示为本技术的电源系统的一种结构示意图。图12显示为本技术的电源系统的另一种结构示意图。图13显示为本技术的电源系统的又一种结构示意图。元件标号说明11非线性负载2单相有源电力滤波器21逆变桥22输出滤波器3非线性负载具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2～图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图2～图4所示，本实施例提供一种单相有源电力滤波器2，所述单相有源电力滤波器2包括：输出滤波器22及并联的逆变桥21、储能电容Cd。如图2～图4所示，所述逆变桥21并联的第一桥臂及第二桥臂。具体地，所述第一桥臂包括串联的第一功率开关管Sv1及第二功率开关管Sv2，所述第一功率开关管Sv1与所述第二功率开关管Sv2的连接节点作为所述第一桥臂的输入输出端。更具体地，在本实施例中，所述第一功率开关管Sv1及所述第二功率开关管Sv2以高频开关动作。通常，高频设定为不小1000赫兹。所述第一功率开关管Sv1与所述第二功率开关管Sv2交替导通，同一时间不同时导通。更具体地，在本实施例中，所述第一功率开关管Sv1及所述第二功率开关管Sv2选用开关速度快的器件，并缩短所述第一功率开关管Sv1与所述第二功率开关管Sv2的死区时间，以提高所述单相有源电力滤波器2的谐波补偿效果。作为示例，所述第一功率开关管Sv1及所述第二功率开关管Sv2采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiCMOSFET)；则所述第一功率开关管Sv1的漏极连接所述第二桥臂，源极连接所述第二功率开关管Sv2的漏极，所述第二功率开关管Sv2的源极连接所述第二桥臂，所述第一功率开关管Sv1及所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相有源电力滤波器，其特征在于，所述单相有源电力滤波器至少包括：/n输出滤波器及并联的逆变桥、储能电容，所述输出滤波器分别连接所述逆变桥及电网电源；所述逆变桥包括并联的第一桥臂、第二桥臂；所述第一桥臂包括串联的第一功率开关管及第二功率开关管，所述第二桥臂包括串联的第三功率开关管及第四功率开关管；/n其中，所述第一功率开关管及所述第二功率开关管以高频开关动作，所述第三功率开关管及所述第四功率开关管以工频开关动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种单相有源电力滤波器，其特征在于，所述单相有源电力滤波器至少包括：
输出滤波器及并联的逆变桥、储能电容，所述输出滤波器分别连接所述逆变桥及电网电源；所述逆变桥包括并联的第一桥臂、第二桥臂；所述第一桥臂包括串联的第一功率开关管及第二功率开关管，所述第二桥臂包括串联的第三功率开关管及第四功率开关管；
其中，所述第一功率开关管及所述第二功率开关管以高频开关动作，所述第三功率开关管及所述第四功率开关管以工频开关动作。


2.根据权利要求1所述的单相有源电力滤波器，其特征在于：所述第一功率开关管及所述第二功率开关管采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管。


3.根据权利要求1所述的单相有源电力滤波器，其特征在于：所述第一功率开关管及所述第二功率开关管之间的死区时间设定为100ns～500ns。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的单相有源电力滤波器，其特征在于：所述逆变桥还包括与所述第一桥臂及所述第二桥臂并联的第三桥臂，所述第三桥臂包括串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘鸿坚，蒲波宇，
申请(专利权)人：浙江鲲悟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33