[实用新型]基于双VSC交互并联谐波补偿开闭环结合的APF装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多机分次式APF(Active PowerFilter，有源电力滤波器)装置，具体涉及一种基于双VSC(Voltage Source Converter，电压源型变流器)交互并联谐波补偿开闭环结合的多机分次式APF装置，用于低压电网大容量高性能完全有源型谐波的治理。

背景技术

随着低压电网中电力电子装置等非线性负载的广泛使用，低压电网谐波含量日益增加，严重影响电网电能质量。采用APF装置完全有源型谐波治理是当前公认的最好的谐波治理方法，但当前大容量且高性能的谐波治理需求使得APF出现技术难点。如果单机APF要实现大容量且高性能谐波补偿输出，需要并网电感高感量和直流侧高电压、开关器件大电流且高开关频率，这些需要当前电力电子开关器件(IGBT等)很难同时满足，因此APF多机并联成为当前实现大容量且高性能谐波治理的主流方向。

目前APF多机并联实现低压大电流谐波补偿有以下三种方法：

(1)APF多机并联+无源滤波组的混合型谐波治理，其中APF补偿高频段次小电流谐波，无源滤波组补偿低频段次大电流谐波，这种方法的缺点是：低压大电流谐波补偿主要是无源滤波出力，不完全具有有源型谐波治理的优点，虽然实现了谐波治理的大容量但未实现谐波治理的高性能要求。

(2)APF多机全补偿的完全有源型谐波治理，其中并机单元模块相同，所有并机单元全补偿且相同出力，运行模式相同(开环或者闭环)，这种方法的缺点是：单机全补偿需要较高开关频率，限制了单机输出容量，从而大容量输出需要过多并机单元，成本大大提高；各并机单元都运行于开环或闭环补偿模式，整机不能兼具开环补偿的动态快速响应特性和闭环补偿的稳态高精度特性；当补偿电流较小时，多机单元需要主控制器参与控制才能实现冗余模式运行，不能自动冗余运行。

(3)APF多机交互并联的完全有源型谐波治理，其中所有并机单元共用直流侧电容，各交流侧输出经多绕组变压器并网，这种方法的缺点是：虽然有效减少了多机并联直流侧无源器件，但为了抑制多机间环流，交流侧输出需采用多绕组变压器隔离后再并网，这样整机大容量输出时，补偿电流需经变压器后再并网，造成谐波可补偿频段降低、补偿效果变差，而且这种大容量变压器制造困难，体积巨大，运行时会发热严重，使整机损耗过大。

综上所述，目前APF多机并联技术存在不同程度缺陷，需要进一步改进。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种基于双VSC交互并联谐波补偿开闭环结合的APF装置，使整机有效输出最大化的同时总输出纹波最小化，整机兼具开环补偿的动态快速响应特性和闭环补偿的稳态高精度特性，单机输出容量提升的同时又无需增加DC侧无源器件或提升DC电压，满足电网大容量且高性能谐波治理要求。

技术方案：为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于双VSC交互并联谐波补偿开闭环结合的APF装置，包括主控制器和多个并联的双VSC交互并联功率单元(双VSC交互并联功率单元，也称“并机单元”或“功率单元”)，所述多个并联的双VSC交互并联功率单元采用双VSC交互并联结构，所述双VSC交互并联功率单元包括前向部分、共直流部分(直流侧)和后向部分，所述共直流部分共用电容，前向部分(运行于开环补偿方式)和后向部分(运行于闭环补偿方式)分别依次串联并网电感和共模电感(共模电感用来抑制双VSC间的零序环流)，分别经前向组母线和后向组母线汇流，分别通过网侧补偿点和负载侧补偿点并至电网，网侧补偿点和负载侧补偿点之间的负载电流信号送入各双VSC交互并联功率单元。