[发明专利]一种仅含单无源滤波支路的串联混合型滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电力滤波器技术领域，更具体地，涉及一种仅含单无源滤波支路的串联混合型滤波器。

背景技术

迄今为止，电力电子技术已经广泛应用于工业制造、家用电器、交通系统，分布式发电变换器、手持设备等。电力电子装置为非线性负载，将导致谐波干扰和低功率因数问题，无源调谐滤波器是目前应用最多的滤波方式，由于系统的等效阻抗对无源滤波器的滤波效果有很大的影响，无源滤波器的滤波支路数较多，谐振现象很容易出现，而且无源滤波器体积大。为了克服无源滤波器的这些缺点，人们提出了有源电力滤波器的概念。根据拓扑结构主要有三种有源滤波器：传统的并联型有源电力滤波器，混合型有源电力滤波器和统一电能质量调节器。

在这些有源电力滤波器中，串联混合型有源电力滤波器成本低、滤波效果好，降低了谐振发生的可能性而备受关注。目前研究较多的串联混合型有源电力滤波器主要有四种：

(1)并联无源和串联有源的组合系统(SHAPF I)。代表性的论文有：F.Z.Peng，H.Akagi，A.Nabae.A New Approach to Harmonic Compensation in Power System-A Combined System of Shunt Passive and Series Active Filters.IEEE Trans.Industry Applications，1990，26(6)：983～990。

(2)基于正弦电流控制的串联型有源滤波器(SHAPF II)。代表性的论文有：J.W.Dixon，G.Venegas，and L.A.Moran.A series active power filter based on a sinusoidal current-controlled voltage-source inverter.IEEE Trans.Ind.Electron.，vol.44，no.5，pp.612～620，Oct.1997。

(3)基于基波磁通补偿的有源滤波器(SHAPF III)。代表性的论文有：Dayi Li，Qiaofu Chen，Zhengchun Jia，Jianxing Ke.A novel active power filter with fundamental magnetic flux compensation.IEEE Transactions on Power Delivery，19(2):799-805，2004。

(4)一种新型串联混合型有源电力滤波器(SHAPF IV)。代表性的论文有：李达义，杨凯，孙玉鸿，熊博.一种新型串联混合型有源电力滤波器.电力系统自动化，2015，06:82-87。

这些混合型有源电力滤波器采用较小容量的有源滤波器和并联无源滤波器相结合完成大容量的滤波任务；其中的串联型有源滤波器部分不是直接补偿谐波而是起提高系统的谐波阻抗的作用，从而使谐波流入无源支路。

上述第一种和第二种串联混合型滤波器的串联部分等效为一个固定值K，因此无法保证在高次谐波时串联部分的阻抗远大于无源滤波器的等效阻抗，所以无源滤波器不仅需要设计5、7次(对三相系统而言)滤波支路，还需要设计高通滤波支路。而第三种和第四种串联混合型有源电力滤波器(SHAPF III和SHAPF IV)的串联部分的等效阻抗非常大，而且与谐波次数和频率成正比，所以系统等效谐波阻抗大大增加了，在这种情况下，系统的无源滤波器部分就可以考虑重新设计，而且根据这个特点系统的无源滤波器部分可以大为简化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种串联混合型滤波器，旨在解决普通的串联混合型有源滤波器的无源滤波单元数量多且参数设计复杂的问题，同时能够达到很好的滤波效果。

本发明提供了一种串联混合型滤波器，包括：有源滤波单元和无源滤波单元，有源滤波单元包括：变压器、逆变器和检测控制单元，变压器一次侧AX串联在电网中，二次侧连接逆变器，检测控制单元用于检测一次侧的电压或电流信号，且驱动控制所述逆变器的开关管通断来产生相应的电压或电流施加至所述变压器的二次侧，使得所述变压器的一次侧AX对基波呈现低阻抗且对谐波呈现高阻抗；无源滤波单元用于滤除高次谐波，包括：并联在谐波源负载两端的LC无源滤波支路，工作时，有源滤波单元对基波表现为低阻抗，使得基波能顺利流过有源滤波单元，而其对高次谐波表现为高阻抗，此时无源滤波单元对谐波表现为低阻抗，谐波便从无源滤波单元流通，不会流入电网中，实现滤除谐波的功能。