[发明专利]一种智能分布式有源滤波系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源滤波系统，更具体地说涉及一种智能分布式有源滤波系统。

背景技术

随着电力电子技术的广泛应用，“节能减排”顺利推进，电能得到更加充分的利用。但电力电子装置自身的非线性也使电网的电压和电流发生畸变，这些高度非线性设备数量和额定容量的日益增大使得电力系统谐波污染问题日益严重，已成为影响电能质量的公害，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响；而供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求越来越高，这一矛盾使谐波污染问题更重视。作为改善供电质量的一项关键技术，目前有源电力滤波器已得以应用，并从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。

但是目前的有源滤波器的使用有两种方式，集中滤波和分散就地滤波，传统的集中补偿方案对于集中式的谐波源具有较好的补偿效果，但是只能滤除补偿点到配电变压器这段线路的谐波电流，而对于配电网络内部线路上的谐波电流没有治理效果，严重影响配电网的运行效率和安全性。

分散就地滤波能够对配电网络内部线路上的谐波电流进行有效治理，但需要数量较多的有源滤波模块，成本较高，缺乏经济性。专利《一种分布式有源滤波器》(201010257106.1)公布了一种分布式谐波补偿方案，但该方案中的有源滤波模块不能自主运行，各条补偿线路的谐波检测、PWM脉冲产生采用集中式计算单元，由于受到DSP计算能力的制约，有源滤波模块数量有限。论文《分布式有源电力滤波系统》(朱燕，电网技术)和《分布式有源滤波系统的研究》(朱燕，重庆大学硕士学位论文)讨论了分布式滤波系统谐波放大和滤波器容量与安装位置优化选择问题，但没有涉及如何避免有源滤波器诱发的无功补偿电容与线路电感的谐波振荡问题、有源滤波器的单机成本和效率问题以及有源滤波器的集中监控问题。

随着电力电子设备的广泛应用和国家节能减排战略的推进，配电网中的谐波源快速增加，配电网的谐波污染更加严重，需要一种新的滤波系统，来经济、高效地解决这个问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对传统的集中补偿方式无法解决分布式谐波源造成的谐波污染问题以及传统的分散就地滤波存在的缺陷，提供一种智能分布式有源滤波系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的智能分布式有源滤波系统，其包括有源滤波模块和基于通信网络的中央控制器，有源滤波模块连接配电网再与基于通信网络的集中监控系统连接，所述的有源滤波模块与谐波源负载就近连接安装，对谐波电流进行就地补偿。本发明的智能分布式有源滤波系统，其进一步的技术方案是所述的对谐波电流进行就地补偿时通过在补偿电流指令中采用基于多重坐标旋转的方法剔除诱发配电网谐振的若干次谐波，避免与无功补偿电容发生谐波振荡。配电网中的无功补偿电容和线路电感构成振荡电路，有源滤波模块的补偿电流中如果含有与线路谐振频率点相近的谐波电流成分，则将激励无功补偿电容和线路电感之间的振荡。采用分散的就地补偿，单个设备独立工作，容易诱发谐振。有源滤波模块采用基于多重坐标旋转的方法检测补偿节点的电网电压、负载电流和电网侧电流频谱，自动判断是否产生有源滤波模块诱发振荡以及谐振频率，剔除谐振频率谐波补偿指令就能消除无功补偿电容和线路电感的谐振，保证配电网的安全、稳定运行。

本发明的智能分布式有源滤波系统，其进一步的技术方案是所述的有源滤波模块采用优化的三电平逆变电路拓扑，其外管采用高速型IGBT(即绝缘栅双极型晶体管)，内管采用普通型IGBT(即绝缘栅双极型晶体管)。三电平电路相比两电平电路可以减小开关损耗和高频纹波、提高开关频率，利于提高有源滤波模块的效率、减小体积、噪声。传统的三电平电路外管和内管采用相同规格的IGBT，但在三电平电路的损耗构成中，外管以开关损耗为主，而内管以导通损耗为主。因此，外管采用针对开关损耗优化的高速型IGBT，内管采用导通损耗和开关损耗折衷设计的普通IGBT，进一步减小三电平逆变电路的损耗、提高效率。

本发明的智能分布式有源滤波系统，其进一步的技术方案是所述的有源滤波模块采用环形铁硅磁粉芯电感。相比传统的硅钢片磁芯，铁硅环形粉芯高频损耗小、磁致伸缩系数接近于零，利于提高有源滤波模块的效率、减小噪声。