濾波器電路設(shè)計與方案

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

有源電力濾波器（ActivePowerFilter，APF）作為一種用于動態(tài)抑制諧波的電力電子裝置，其能夠同時補償多次諧波電流，能實時控制、自動跟蹤非線性電流并加以控制，有較快的動態(tài)響應(yīng)速度，且具有改善三相不平衡度的優(yōu)點。對于有源濾波器諧波電流檢測與補償電流的發(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)。對于SVPWM其控制方法的優(yōu)點主要在于：提高逆變器直流側(cè)電壓的利用率，減小開關(guān)器件的開關(guān)頻率以及減少諧波成分，而且此方法更易實現(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)器以及無差拍等結(jié)合應(yīng)用。本文采用無差拍SVP-WM控制策略，對APF的電流開展補償控制，以獲得較好的動態(tài)補償效果。

1電力有源濾波器諧波檢測方法

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

對于本文研究主要是采用ip-iq法來對電力有源濾波器開展分析研究，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，將這兩路信號之差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器開展調(diào)節(jié)，所得到的Δip疊加到瞬時有功電流的直流分量中，經(jīng)過運算得出指令電流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)開展能量互換，從而將Uc調(diào)整到給定值。對于電力有源濾波器而言，濾波器逆變器直流側(cè)信號與交流側(cè)信號的能量交換是本文研究的關(guān)鍵。

2無差拍控制簡介

SVPWM控制是用指令電流ic*（k）代替補償電流ic*（k+1）使k時刻的補償電流在k+1時刻完全跟蹤上指令電流，但這樣會存在一拍的滯后。而基于SVPWM的無差拍控制則在k時刻預(yù)測出k+1時刻的指令電流值，并以此代替補償電流，通過SVPWM控制算法產(chǎn)生PWM脈沖信號以控制變流器開關(guān)器件的通斷，從而使每一時刻輸出的補償電流等于其指令電流，實現(xiàn)了實時控制。無差拍SVPWM的控制原理如圖2所示。

二、LTCC低通濾波器的設(shè)計

LTCC濾波器的設(shè)計通常是基于經(jīng)典濾波器設(shè)計理論，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)計的LTCC濾波器中的集總參數(shù)的電容和電感通過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)計的濾