三相四線制系統中有源電力濾波器的研究

圖3 用三個單相橋構成的三相四線制APF

為了實現三相獨立調節，還可使用更復雜的三個單相橋式逆變器進行分別補償，如圖3。由于采用三個單項橋式變流電路作為主電路的方案過為復雜，目前大多數研究所采用的主電路結構主要集中在前兩種方式上。本文將對這兩種不同的主電路的控制方法分別進行研究。

3．三相四線制有源濾波器的控制方法^[2]-[5]

3.1四相變流器的控制方法

圖1的四相變流器電路中，四對橋臂分別用于產生a、b、c三相及零線的補償電流。在理想情況下，第1、2、3對橋臂分別產生a、b、c三相的補償電流，該三相電流分別與負載各向電流的諧波、基波負序和零序分量之和大小相等、方向相反，相互抵消，使得電源電流成為三相對稱的正弦波。第4對橋臂專門用于對零線電流進行補償，使電源側的零線電流為零。

忽略IGBT，二極管的通態壓降，視為理想條件，設直流側電容的中點N為參考點，Sa 、Sb 、Sc及So 分別表示四相的開關狀態（1為合上、-1為合下）。設三相阻抗相等即：；；Va ，Vb ， Vc為網電壓。中點N的電壓為 U_N，，，及分別為有源電力濾波器的輸出電流。則采用四相變流器主電路結構的有源濾波器的等效電路可簡化為圖4。

圖4 采用四相變流器主電路結構的有源濾波器的等效電路

可列出相應的系統方程如下：

（1）

其中，，，以及與直流側電壓的關系為：

（2）

從該式可以看出，采用四相變流器時，由于零線的電流專門采用第4 相變流器進行控制，其指令電流由控制電路單獨產生，故開關函數So 的取值可根據零線電流控制的需求單獨決定。而其他相的開關函數Sa 、Sb 、Sc在零線電流單獨控制以后，由于需要產生的補償電流不再含有零序分量，因而僅需根據該相電流中的諧波電流，基波負序電流的情況，來決定相應的開關函數的取值。采用四相變流器時的主電路分工明確，各相補償電流的產生和零線電流的補償可以看作是由各對橋臂獨立完成的。整個系統可看成是一個四相電流跟蹤控制系統。