濾波器電路設(shè)計(jì)與方案

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】濾波器電路設(shè)計(jì)與方案一、無(wú)差拍SVPWM的有源濾波器設(shè)計(jì)

有源電力濾波器（ActivePowerFilter，APF）作為一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波的電力電子裝置，其能夠同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流，能實(shí)時(shí)控制、自動(dòng)跟蹤非線性電流并加以控制，有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，且具有改善三相不平衡度的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于有源濾波器諧波電流檢測(cè)與補(bǔ)償電流的發(fā)生是其極為關(guān)鍵的技術(shù)。

有源電力濾波器的電流控制一般采用PWM（PulseWidthModulation）模式，目前常用的PWM控制方式有滯環(huán)電流控制（CurrentFollowPulseWidthModulation，CFPWM）、三角波電流控制（ΔPulseWidthModulation，ΔPWM）和電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SpaceVectorPulseWidthModulation，SVPWM）三種技術(shù)。對(duì)于SVPWM其控制方法的優(yōu)點(diǎn)主要在于：提高逆變器直流側(cè)電壓的利用率，減小開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率以及減少諧波成分，而且此方法更易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。因此，逆變電路控制常采用此種方法。在APF的應(yīng)用中，SVPWM常與滯環(huán)比較，PI調(diào)節(jié)器以及無(wú)差拍等結(jié)合應(yīng)用。本文采用無(wú)差拍SVP-WM控制策略，對(duì)APF的電流開(kāi)展補(bǔ)償控制，以獲得較好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。

1電力有源濾波器諧波檢測(cè)方法

有源濾波器的諧波電流檢測(cè)方法由時(shí)域和頻域檢測(cè)法構(gòu)成。時(shí)域檢測(cè)法主要分為：有功電流分離法和基于瞬時(shí)無(wú)功功率原理的p-q法，ip-iq法以及d-q法等。頻域檢測(cè)法主要有FFT法和諧波濾波器法等。

對(duì)于本文研究主要是采用ip-iq法來(lái)對(duì)電力有源濾波器開(kāi)展分析研究，由圖1可看出其原理。圖中虛線框內(nèi)為直流側(cè)電壓反應(yīng)控制部分，正余弦信號(hào)sinωt和-cosωt由鎖相環(huán)PLL發(fā)生電路產(chǎn)生。其中sinωt與a相輸入電壓ua同相;逆變電路直流側(cè)電壓的給定值為Ucr，Ucf是反應(yīng)值，將這兩路信號(hào)之差經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器開(kāi)展調(diào)節(jié)，所得到的Δip疊加到瞬時(shí)有功電流的直流分量中，經(jīng)過(guò)運(yùn)算得出指令電流ih中所含基波有功電流，從而令A(yù)PF直流側(cè)與交流側(cè)開(kāi)展能量互換，從而將Uc調(diào)整到給定值。對(duì)于電力有源濾波器而言，濾波器逆變器直流側(cè)信號(hào)與交流側(cè)信號(hào)的能量交換是本文研究的關(guān)鍵。

2無(wú)差拍控制簡(jiǎn)介

SVPWM控制是用指令電流ic*（k）代替補(bǔ)償電流ic*（k+1）使k時(shí)刻的補(bǔ)償電流在k+1時(shí)刻完全跟蹤上指令電流，但這樣會(huì)存在一拍的滯后。而基于SVPWM的無(wú)差拍控制則在k時(shí)刻預(yù)測(cè)出k+1時(shí)刻的指令電流值，并以此代替補(bǔ)償電流，通過(guò)SVPWM控制算法產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)以控制變流器開(kāi)關(guān)器件的通斷，從而使每一時(shí)刻輸出的補(bǔ)償電流等于其指令電流，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制。無(wú)差拍SVPWM的控制原理如圖2所示。

二、LTCC低通濾波器的設(shè)計(jì)

LTCC濾波器的設(shè)計(jì)通常是基于經(jīng)典濾波器設(shè)計(jì)理論，從構(gòu)造上講，主要有兩種構(gòu)造，一種是采用傳統(tǒng)的LC諧振單元構(gòu)造，諧振單元由集總參數(shù)的電容電感組成，另一種是采用多層耦合帶狀線構(gòu)造。本文所設(shè)計(jì)的低通濾波器采用種集總參數(shù)形式，理想化低通濾波器電路原理圖如圖3所示。

本文設(shè)計(jì)的LTCC濾波器中的集總參數(shù)的電容和電感通過(guò)LTCC多層陶瓷集成在陶瓷基板內(nèi)部。LTCC內(nèi)埋植電容的設(shè)計(jì)一般采用兩種方式：垂直交指型（VIC）電容和金屬-介質(zhì)-金屬（MIM）電容。本文設(shè)計(jì)的濾