逆變器直流側有源濾波器對不平衡與非線性負載的補償

圖2逆變器的電壓和電流波形，其中圖4（a）為輸出電壓uab的波形；圖4（b）為線電流ia的波形；圖4（c）為輸入電流iin的波形；圖4（d）為電流iin的頻譜。圖5表示的是三相三線逆變器中有源濾波器的波形，其中圖5（a）為電壓uPQ的波形；圖5（b）為輸入電流iin.f的波形；圖5（c）為濾波器輸入電流iin.f的頻譜。圖6表示的是合成電流ii=iin＋iin.f的波形和頻譜，其中圖6（a）為波形圖，圖6（b）為頻譜。

3對于三相四線逆變器

三相四線逆變器的主電路如圖7所示。這是一種將直流輸入電源電壓中點作為中性點的四線制輸出的逆變器。對于平衡的線性負載，中性線電流等于零，但是對于不平衡的非線性負載，則在中性線上有零序電流通過直流環節濾波電容的中心抽頭流通。這個零序電流是由不對稱負載引起的基頻電流，由其構成的無功伏安能夠引起Udc上電位電壓畸變。

前面提到的開關函數分析法，也同樣適用于三相四線逆變器。下面用此法對三相四線逆變器進行分析。

31不平衡負載及有源濾波器補償

在直流側，采用有源濾波器補償的三相四線逆變器主電路如圖8（a）所示。假定逆變器采用的是“C相斷開”，a相和b相負載相同的不平衡負載，并且假定負載電流近似為正弦，則逆變器的輸入電流為

Iin=SW1·Ia＋SW2·Ib（16）

式中：IaI·sin(ωt＋θ)（17）IbI·sin(ωt＋θ－)（18）

由式（1），（17）和（18），當n=1時式（16）為

圖7三相四線逆變器的一種型式

（a)電壓uPQ的波形

（b)輸入電流iin.f的波形

（c)輸入電流iin.f的頻譜

圖5三相三線逆變器中有源濾波器的波形

（b)ii頻譜

圖6合成電流ii=iin＋iin.f的波形和頻譜

逆變器直流側有源濾波器對不平衡與非線性負載的補償

（a)ii波形

(a)主電路圖

(b)向量圖

圖8采用直流有源濾波器進行補償的三相四線逆變器

IinA1·I·cosθ＋sin(ωt＋θ－)－cos(2ωt＋θ＋)（19）
中性線電流IN的值為

IN=Ia＋Ib（20）

將式（17）和（18）代入式（20）則得IN=I·sin(ωt＋θ－)（21）

有源濾波器1，采用開關S7、S8和電感L1，對發生的電流INf進行控制以消除IN，開關S7、S8采用的是PWM控制，這樣URN=Udc·Bn·sinn(ωt＋1)（22）

引起的電流INf為INfsin(ωt＋1－)潰sin(ωt＋1＋)(23)

由式（21）和（23）確定由INf抵消IN的條件為I·sin(ωt＋θ－)=sin(ωt＋1＋)I=；B1=（24）θ－=1＋；1=θ－（25）

因此，只要滿足上述條件，就會消除中性線中由于采用“C相斷開”不平衡負載而引起的基頻零序電流。這個補償結果在下面的研究中也將用到，電流Iin.f1的推導采用前面已經說過的開關函數法Iin.f1sin(ωt＋1－)－cos(2ωt＋21－)（26）

將式（24）和（25）代入式（26）則得Iin.f1·sin(ωt＋θ－)－·cos(2ωt＋2θ－)（27）

由于有源濾波器1的作用，輸入電流Iin.r為

Iin.r=Iin.f1＋Iin（28）