[发明专利]一种用于高电压系统的实时动态有源谐波补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源消除谐波装置，尤其是涉及一种用于高电压系统的实时动态有源谐波补偿装置。 

背景技术

电力有源滤波器(Active Power Filter，缩写为APF)是治理电力系统谐波、改善电能质量的有效措施。非线性负荷产生的谐波和无功电流对电网产生污染，将对电网系统、供电部门和电力用户带来严重的危害。目前普遍采用的并联型无源滤波器存在着滤波效果差、对电网参数敏感、元件体积庞大，严重时导致串并联谐振事故等缺陷。与传统的无源滤波器(Passive Filter，缩写为PF)相比，电力有源滤波器具有能补偿各次谐波、抑制闪变、补偿无功，自动跟踪补偿变化的谐波等技术优势。随着电力电子技术的快速发展，电力电子器件的导通容量、开关频率等性能大大提高，PWM控制技术也日趋成熟，采用现代电力电子技术、数字信号处理技术和先进控制理论的电力有源滤波器技术对电网谐波进行动态实时补偿，可视为现在解决谐波污染问题的最有效和最具潜力的途径。目前，电力有源滤波器己成为电力电子技术领域中的研究热点，许多国家已将有源电力滤波器作为改善电能质量的一项关键技术和措施，在我国也具有非常广阔的应用前景。 

电力有源滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成)。 

指令电流运算电路的功能主要是从负载电流i_L(t)中分离出谐波、无功电流i_Lq(t)和基波有功电流i_lp(t)，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号i_C(t)＝i_Lq(t)。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流i_C，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路，产生补偿电流i_c(t)， 

i_s(t)＝i_L(t)-i_C(t)＝i_Lp(t)+i_lq(t)-i_C(t)＝i_LP(t) 

即电源电流i_s(t)中只含有基波的有功分量i_Lp(t)，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。附图1中C₁和L₁构成一无源滤波电路，可以滤除PWM输出的高频开关纹波，L₁同时起着将直流侧PWM电压信号转换成补偿电流i_C的作用。C₁为直流侧储能元件，串联电阻R代表有源滤波器损耗。开关器件S1～S4采用IGBT和二极管反并联构成。 

电力有源滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型APF(储能元件为电容)和电流型APF(储能元件为电感)。电压型APF在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。电压型APF的优点是损耗较少，效率高，是目前国内外绝大多数APF采用的方式。 

高压电力有源滤波器区别于低压电力有源滤波器的最关键之处在于如何实现补偿电流发生电路，由于电力电子器件本身的耐压特性使得电力有源滤波器在高压系统很难扩展应用。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效补偿谐波和无功功率、高效、稳定的高压实时动态有源谐波补偿装置。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种用于高电压系统的实时动态有源谐波补偿装置，该装置并联接入高电压系统，其特征在于，所述的补偿装置包括主电路、控制电路和高压空心电抗器，所述的主电路包括H桥链路逆变单元，所述的控制电路包括依次连接的主控制单元和H桥链路逆变控制单元，所述的H桥链路逆变单元分别与主控制单元和H桥链路逆变控制单元连接，所述的H桥链路逆变单元通过高压空心电抗器与高电压系统连接； 

主控制单元采集高电压系统的信号，并接收H桥链路逆变控制单元反馈的直流信号，主控制单元对信号进行比较处理后，向H桥链路逆变单元发送控制指令，补偿高电压系统的谐波和无功功率。