[发明专利]基于三次谐波有源滤波的混合型电力滤波装置

说明书

本发明涉及基于三次谐波有源滤波的混合型电力滤波装置，属于电气工程技术领域，不仅适用于三相四线制系统，同样也适用于三相三线制系统。

随着现代电力电子技术的不断发展，电力系统中各种非线性负载越来越多，使得电力系统的谐波污染日益严重，它导致电源质量明显下降，影响各种电气设备的正常工作，对供电线路产生了附加损耗，使电网中的电容器产生谐振，使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差。

目前谐波治理装置主要有两大类：无源滤波装置和有源滤波装置。无源滤波装置是由电抗器、电容器、电阻器构成，具有成本低，技术成熟的特点，但因为它是通过对某些次数的谐波呈现出低阻抗或高阻抗来达到滤波的目的，因此存在着一些明显的缺陷问题：如对谐波电流的滤波效果受电力系统阻抗的影响大；对电网频率偏移和谐波状况经常变化的情况滤波效果不好；连接在同一电网中的其他非线形负载所产生的谐波电流有可能流入该滤波器，从而造成过载；电网的系统阻抗和无源滤波器在某些频率下可能会发生串联或并联谐振。有源电力滤波装置采用了先进的电力电子技术和数字信号处理技术，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服无源滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，实现了动态跟踪补偿，而且可以既滤除谐波电流又补偿无功功率。但是由于有源电力滤波装置存在成本高价格贵，实际使用寿命短的问题，因此，在实际应用中受到了极大的限制。而本发明采用的混合型电力电力滤波装置能够很好的解决这个问题，针对三次谐波滤波部分，本发明采用的信号取样和控制方法与专利号200510022539.8中国发明专利提出的方法不同。

陈斌发在“配电变压器接法对谐波影响的分析”(电网技术-2001年6期P55-P58，作者单位北京供电局)一文中指出“当变压器接法Y-Y_n0n0时，相电压总畸变率超标主要是零序性的3次谐波电压过高所致，3次谐波电压由负荷的零序性3次谐波电流产生，并且零序性的3次谐波电流没有流经变压器漏抗。当流经变压器时，只能与380V侧漏抗和零序励磁电抗形成回路(在10kV侧感应的零序电势不能作用到系统阻抗)。当变压器结构为三相三柱式时，由于三相零序磁通大小相等、相位相同，因而不能像正序(或负序)主磁通那样，一相主磁通可以经过另外两相的铁芯形成回路，它们被迫经过绝缘介质和外壳形成回路，遇到很大的磁阻。因此，这种变压器的零序励磁电抗视为有限值，Xm0大致为0.3～1.0(远远大于漏抗)。3次谐波电流将在此零序励磁电抗上产生较大的压降，即为3次谐波电压，很容易造成电压总畸变率超标。当变压器接法为Δ/Y_n0时，10kV侧的变压器绕组形成3次谐波电流流通的回路，该回路阻抗为变压器漏抗，远小于零序励磁阻抗，因而不会产生较大的3次谐波电压。”可见，不管配电变压器是什么接法，由于配电力变压器外壳必须接地，三次谐波都会形成电流通路，只不过阻抗大小不同，所产生的三次谐波电流大小不同罢了，因此必须考虑三次谐波电流对无功补偿和滤波装置的影响。本发明的装置很好的解决了这个问题。

本发明的技术方案：包括：混合型三次谐波电力有源滤波器1、5次LC无源滤波器组2、7次LC无源滤波器组3、电源侧电压互感器YT、电源侧电流互感器CT1、负载侧电流互感器CT2、混合型三次谐波电力有源滤波器1侧电流互感器CT3。

所述的混合型三次谐波电力有源滤波器1：包括DSP主控制电路板，由IGBT半桥和电容半桥组成的逆变电路、2路PWM输出的IGBT驱动电路和给这个逆变电路提供直流电源的具有限流作用的直流开关电源。

所述的5次LC无源滤波器组2：是由许多组星型接法的有中性点抽头的5次LC无源滤波器组成，它不仅能滤除5次谐波电流，给系统提供合适的无功功率，还能给三相电流中的零序性的三次电流提供通路。

所述的7次LC无源滤波器组3：是由许多组星型接法的有中性点抽头的7次LC无源滤波器组成，它不仅能滤除7次谐波电流，给系统提供合适的无功功率，还能给三相电流中的零序性的三次电流提供通路。

所述的电源侧电压互感器YT、电源侧电流互感器CT1、负载侧电流互感器CT2、混合型三次谐波电力有源滤波器1的输出侧电流互感器CT3，由于各侧的电流大小不一样，因此，各个电流互感器的变比不一样，在设计应用中要把它们折合到同一个基准上。