[发明专利]一种基波电压分担型中压有源电力滤波器

说明书

技术领域

本发明属于中压配电网谐波补偿装置技术领域，尤其是一种基波电压分担型中压有源电力滤波器。

背景技术

各种各样大功率电力电子装置得到日益广泛的应用，这些装置在大幅提高生产效率的同时，也给电力系统带来很大的谐波污染，造成用电设备过载、过热、损耗增加、电容器过电压、保护误动作等多种危害，因此电网谐波治理的需求在不断增加。

有源电力滤波器是由全控电力电子器件构成的主动式综合补偿装置，具有高度可控性和快速响应性，可对频率和大小变化的谐波进行补偿，且可避免与电网发生谐振。

但是，成本较高是限制有源电力滤波器推广的主要因素，对于在中高压电网，电网的基波电压全部施加在逆变器上，受开关器件耐压水平与容量的限制，有源电力滤波器的成本较高，使其很难在中高压电网中得到推广应用。而将有源电力滤波器与无源滤波器结合而构成的混合型有源电力滤波器，则可弥补无源滤波器的固有缺陷，又能充分发挥有源电力滤波器的优势，成为该领域研究的热点。

其中，1990年H.Fujit等人提出将无源滤波器与有源电力滤波器相串联后与电网并联的混合滤波方案，其谐波主要由无源滤波器进行补偿，而有源电力滤波器用于改善无源滤波器的谐波补偿效果，抑制无源滤波器与电网阻抗之间的并联谐振。无源滤波器中的电容器，承受了大部分的基波电压，从而使得有源电力滤波器承受的基波电压较小，有源部分的容量减小。但在中高压、大容量应用场合，上述混合型有源电力滤波器中交流侧电容承受大部分的基波电压，因此需要有较大的基波电流通过电容器，这使得有源电力滤波器谐波电流补偿能力减弱；此外，承受较高电压的大容量电容器的体积较大，增大了装置的占地面积；同时，还存在直流侧电容电压仍然较高的问题。

由田纳西大学的F.Z.Peng等人于1996年提出了级联H桥多电平逆变器主拓扑结构，它的每一个桥臂由N个单相全桥模块在交流侧串联构成，直流侧相互独立，而三个桥臂通过Y型（或△型）连接构成三相系统。相对于二极管钳位型多电平变流器和飞跨电容型多电平变流器，这种级联H桥多电平逆变器各变流器单元结构相同，由于采用了模块化设计和标准组件，便于工业化生产，投资成本低；直流侧电容相互独立，容易实现电压均衡；各变流器单元结构对称，开关频率低且损耗小，整机效率高。但是采用级联H桥多电平逆变器的有源电力滤波器要求控制多个独立直流电容电压，控制系统复杂。将其应用于中高电压等级时，级联的单元模块较多，成本较高，结构较复杂，从而限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基波电压分担型中压有源电力滤波器。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，其特征在于：还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。

而且，所述每相由交流电容器与电感串联构成的电路，串联谐振次数为有源电力滤波器欲滤除的最低次主要谐波次数相同。

而且，在一个优选的10kv电网具体实例中，所述交流电容器额定电压值为3.5kV，逆变单元模块个数为5个。

而且，单相逆变器的结构与三相逆变器中的一相结构相同。

而且，做为本发明的另一个采用单相逆变器的6kV电网实例，在该单相中，交流电容器的额定电压值为2.5kV,逆变单元模块个数为4个。

本发明的优点和积极效果是：

本发明公开了属于中压配电网谐波补偿装置技术领域的一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，本发明滤波器具有1个交流电容器、1个电感与N组单相H桥级联逆变单元相串联构成一个整体，分别接于1个三相逆变器的三相输出端，然后并联接入补偿点，进行谐波补偿，本发明可极大减少有源电力滤波器逆变单元模块个数，降低成本，简化补偿装置结构，提高装置可靠性，减少装置体积，充分发挥有源电力滤波器的谐波补偿能力。

附图说明

图1所示为本发明的基波电压分担型中压有源电力滤波器拓扑结构图；

图2所示为目前级联H桥多电平逆变器主拓扑结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，需要强调的是，以下实施方式是说明性的，而不是限定性的，不能以此实施方式作为对本发明的限定。