[发明专利]一种改进型并联混合有源电力滤波器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种有源电力滤波器，尤其涉及一种改进型并联混合有源电力滤波器。

背景技术

随着电力电子设备的大量应用，各种非线性负荷导致电流波形畸变，在电网中产生了大量谐波电流，所以谐波治理装置得到了广泛研究与应用。

目前，国内外主要滤波装置有无源滤波器和有源滤波器两种。其中，无源电力滤波器主要用于滤除高压电网谐波，但无源滤波器容易引发谐振，且只能滤除单次谐波，使其难以满足需求。有源电力滤波器虽然能够克服无源滤波器的缺陷，但受其开关器件容量和成本等方面的限制，难以独立挂在大功率中高压电网上运行。因此，研究一种成本低、容量大、性能优越的可用于中高压电网的混合型电力滤波器具有重要的社会经济意义。

采用级联多电平技术将逆变器通过交流侧的电感并联起来，提高了装置容量和减小了器件的开关损耗，但这种结构也增加了装置成本和结构复杂度。阻抗可控的并联混合型有源电力滤波器，通过二次侧多组补偿绕组并联的变压器来实现可控阻抗，其二次侧多绕组的控制变得很复杂。由无源滤波器和有源滤波器组合的一种并联混合型有源滤波器将同时具备无源和有源两种滤波器的优点，克服了两种常规滤波器单独使用的各自缺点，已成为一种非常具发展潜力的谐波治理装置。注入式有源滤波器改进结构中，基波谐振支路会使谐波分流，降低了有源部分的补偿效率。

发明内容

为了克服谐波注入支路上存在影响补偿谐波电流注入电网的阻抗的难题，本发明提出一种改进型并联混合有源电力滤波器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

通过分析谐波补偿和基波有功电流控制的原理，提出一种新的定频滞环电压控制方法用于控制逆变器输出电压，从而间接地实现了谐波补偿电流和直流侧电容电压的精确控制。

改进型并联混合有源电力滤波器包括新型并联混合有源滤波器、定频滞环控制和有源电力滤波器控制三个部分。

所述新型并联混合有源滤波器隔离变压器后的谐波注入通道上没有电感和电容的串联结构，不存在谐振支路偏谐时阻塞注入谐波电流的现象。

所述定频滞环控制滞环宽度为由固定开关周期根据计算得到的可变的滞环宽度。

所述有源电力滤波器控制由变换、低通滤波器、PI控制器、定频滞环控制器和逆变器等部分组成。

本发明的有益效果是：谐波注入支路中不存在阻塞补偿电流注入电网的阻抗，且能保证有源部分只承受很低的基波电压，降低了对有源部分的容量要求，提高了有源部分的谐波补偿效率。定频滞环控制使得逆变器输出电流中含有的谐波电流频率固定，简化了输出滤波器的设计。

附图说明

图1改进型并联混合有源滤波器。

图2滞环控制。

图3有源电力滤波器控制。

具体实施方案

图1中，主要滤除逆变器电路产生的高次谐波；和使隔离变压器二次侧承受较低基波电压的同时兼顾某次特定谐波的治理功能；和组成的无源谐振支路作为特定次无源滤波器，其阻抗为假定为Z2；隔离变压器电压变比为(网侧电压:阀侧电压)。与传统的并联混合有源滤波器相比，该新型拓扑结构的隔离变压器后的谐波注入通道上没有电感和电容的串联结构，这就不存在谐振支路偏谐时阻塞注入谐波电流的现象。

图2中，由滞环控制器产生一个脉冲信号的时间周期构成四边形ABCD，因为开关频率一般都是kHz级，所以四边形ABCD的面积可以用一个平行四边形ABCD的面积来等价。在滞环控制器中将滞环宽度H设计为由固定开关周期根据计算得到的可变的滞环宽度H，则可以得到固定频率的开关周期，即能得到固定频率的控制脉冲信号。

图3中，有源电力滤波器控制系统的设计包括谐波补偿电流和直流侧电容电压两部分的控制，而直流侧电容电压的控制实质上是对流入和流出有源电力滤波的基波有功电流的平衡控制。基波有功电流参考值由直流侧电容电压参考值和实际测量值之差经过PI控制器得到，由于直流侧电容电压为直流量，PI控制器可以实现对直流侧电容电压的无静态误差调节。负载谐波电流分量采用法检测，经过计算得到电压源逆变器输出电压的目标值，对 采用基于等面积原理的定频滞环控制方法进行调节。