三相四线制系统中有源电力滤波器的研究

图3 用三个单相桥构成的三相四线制APF

为了实现三相独立调节，还可使用更复杂的三个单相桥式逆变器进行分别补偿，如图3。由于采用三个单项桥式变流电路作为主电路的方案过为复杂，目前大多数研究所采用的主电路结构主要集中在前两种方式上。本文将对这两种不同的主电路的控制方法分别进行研究。

3．三相四线制有源滤波器的控制方法^[2]-[5]

3.1四相变流器的控制方法

图1的四相变流器电路中，四对桥臂分别用于产生a、b、c三相及零线的补偿电流。在理想情况下，第1、2、3对桥臂分别产生a、b、c三相的补偿电流，该三相电流分别与负载各向电流的谐波、基波负序和零序分量之和大小相等、方向相反，相互抵消，使得电源电流成为三相对称的正弦波。第4对桥臂专门用于对零线电流进行补偿，使电源侧的零线电流为零。

忽略IGBT，二极管的通态压降，视为理想条件，设直流侧电容的中点N为参考点，Sa 、Sb 、Sc及So 分别表示四相的开关状态（1为合上、-1为合下）。设三相阻抗相等即：；；Va ，Vb ， Vc为网电压。中点N的电压为 U_N，，，及分别为有源电力滤波器的输出电流。则采用四相变流器主电路结构的有源滤波器的等效电路可简化为图4。

图4 采用四相变流器主电路结构的有源滤波器的等效电路

可列出相应的系统方程如下：

（1）

其中，，，以及与直流侧电压的关系为：

（2）

从该式可以看出，采用四相变流器时，由于零线的电流专门采用第4 相变流器进行控制，其指令电流由控制电路单独产生，故开关函数So 的取值可根据零线电流控制的需求单独决定。而其他相的开关函数Sa 、Sb 、Sc在零线电流单独控制以后，由于需要产生的补偿电流不再含有零序分量，因而仅需根据该相电流中的谐波电流，基波负序电流的情况，来决定相应的开关函数的取值。采用四相变流器时的主电路分工明确，各相补偿电流的产生和零线电流的补偿可以看作是由各对桥臂独立完成的。整个系统可看成是一个四相电流跟踪控制系统。