逆变器直流侧有源滤波器对不平衡与非线性负载的补偿

图2逆变器的电压和电流波形，其中图4（a）为输出电压uab的波形；图4（b）为线电流ia的波形；图4（c）为输入电流iin的波形；图4（d）为电流iin的频谱。图5表示的是三相三线逆变器中有源滤波器的波形，其中图5（a）为电压uPQ的波形；图5（b）为输入电流iin.f的波形；图5（c）为滤波器输入电流iin.f的频谱。图6表示的是合成电流ii=iin＋iin.f的波形和频谱，其中图6（a）为波形图，图6（b）为频谱。

3对于三相四线逆变器

三相四线逆变器的主电路如图7所示。这是一种将直流输入电源电压中点作为中性点的四线制输出的逆变器。对于平衡的线性负载，中性线电流等于零，但是对于不平衡的非线性负载，则在中性线上有零序电流通过直流环节滤波电容的中心抽头流通。这个零序电流是由不对称负载引起的基频电流，由其构成的无功伏安能够引起Udc上电位电压畸变。

前面提到的开关函数分析法，也同样适用于三相四线逆变器。下面用此法对三相四线逆变器进行分析。

31不平衡负载及有源滤波器补偿

在直流侧，采用有源滤波器补偿的三相四线逆变器主电路如图8（a）所示。假定逆变器采用的是“C相断开”，a相和b相负载相同的不平衡负载，并且假定负载电流近似为正弦，则逆变器的输入电流为

Iin=SW1·Ia＋SW2·Ib（16）

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

由式（1），（17）和（18），当n=1时式（16）为

图7三相四线逆变器的一种型式

（a)电压uPQ的波形

（b)输入电流iin.f的波形

（c)输入电流iin.f的频谱

图5三相三线逆变器中有源滤波器的波形

（b)ii频谱

图6合成电流ii=iin＋iin.f的波形和频谱

逆变器直流侧有源滤波器对不平衡与非线性负载的补偿

（a)ii波形

(a)主电路图

(b)向量图

图8采用直流有源滤波器进行补偿的三相四线逆变器

IinA1·I·cosθ＋sin(ωt＋θ－)－cos(2ωt＋θ＋)（19）
中性线电流IN的值为

IN=Ia＋Ib（20）

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

有源滤波器1，采用开关S7、S8和电感L1，对发生的电流INf进行控制以消除IN，开关S7、S8采用的是PWM控制，这样URN=Udc·Bn·sinn(ωt＋1)（22）

引起的电流INf为INfsin(ωt＋1－)溃sin(ωt＋1＋)(23)

由式（21）和（23）确定由INf抵消IN的条件为I·sin(ωt＋θ－)=sin(ωt＋1＋)I=；B1=（24）θ－=1＋；1=θ－（25）

因此，只要满足上述条件，就会消除中性线中由于采用“C相断开”不平衡负载而引起的基频零序电流。这个补偿结果在下面的研究中也将用到，电流Iin.f1的推导采用前面已经说过的开关函数法Iin.f1sin(ωt＋1－)－cos(2ωt＋21－)（26）

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

由于有源滤波器1的作用，输入电流Iin.r为

Iin.r=Iin.f1＋Iin（28）