[发明专利]变压器耦合及他励式有源调谐型混合滤波器及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力滤波技术领域，具体涉及一种变压器耦合及他励式有源调谐型混合滤波器及控制方法。

背景技术

随着大容量工业电力电子装置和办公楼宇电子设备的广泛应用，供电系统中的谐波污染日益严重，影响了电气与电子设备的安全运行，也增大了电网的电能损耗。为此，在电力系统中需要广泛采用电力滤波器来治理电网谐波。电力滤波器分为无源电力滤波器、有源电力滤波器、以及这两者有机结合而成的混合电力滤波器。

单独使用的无源滤波器或有源滤波器在实际应用中都存在着各自的问题。无源滤波器结构简单、成本低廉、并具谐波抑制和无功补偿的双重作用，但常存在较大失谐，滤波效果难尽人意；有源滤波器可对25次以下谐波起到良好的滤波作用，环境适应能力强，但由于受到电力电子器件电压和电流水平的限制，存在电压低、容量小的问题。混合滤波器由无源滤波器和有源滤波器有机结合而成，在小容量有源滤波的调节下，可显著改善高压大容量无源滤波器的性能，是电力滤波器技术的发展方向。

国内外对混合滤波器已经做了大量的研究工作，提出了混合滤波器的多种典型电路拓扑结构，其目的都是降低有源滤波器所承受的基波电压。中国发明专利“一种有源调谐型混合滤波器及进行有源调谐的控制方法(ZL 201110133131.3)”提出了一种新型混合滤波器的结构及其控制方法，进一步解决了信号取样、分相控制和谐波限流保护问题；其结构和原理经过演化可以如图1和图2所示，分别是有源调谐型混合滤波器的电路拓扑结构和控制方法示意图，其中，图1为主电路拓扑，图2为其控制系统的原理框图。但是，上述专利采用了三相独立的自励式有源滤波器，在补偿谐波时直流侧电压波动较大，影响了滤波效果，此外耦合变压器的原副边电压相位差也影响了直流侧电压的自励控制性能，同时导致有源滤波器的控制结构也较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种变压器耦合及他励式有源调谐型混合滤波器及控制方法，滤波效果好，控制结构简单。

为了达到上述目的，本发明滤波器采用如下技术方案：

包括他励电源SES、有源滤波器APF及无源滤波器PPF，无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L，滤波电容器C和滤波电抗器L串联；他励电源SES的输出接到有源滤波器APF的直流侧，有源滤波器APF的输出端通过耦合变压器T并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端；

他励电源SES和有源滤波器APF均采用基于绝缘栅双极型晶体管IGBT及PWM调制技术的电压源变流器电路。

进一步地，有源滤波器APF采用基于IGBT器件和PWM调制技术的单相电压源逆变器电路。

进一步地，他励电源SES采用基于IGBT器件和PWM调制技术的三相或单相电压源整流器电路。

进一步地，还包括电流检测器TA1、电流检测器TA2，电压检测器TV1、电压检测器TV2、电流检测单元I、电流检测单元II、电压检测单元I、电压检测单元II、谐波电流检测单元、失谐度检测单元、多谐波调节器、加权滤波器、PWM发生器I，电流检测器TA3、电流检测单元III、电压检测器TV3、电压检测单元III、比较单元、电压调节器以及PWM发生器II，

电压检测器TV3的一次侧并接于他励电源SES的直流侧，电压检测器TV3的二次侧接入电压检测单元III中；电压检测单元III的输出与比较单元的一个输入端连接；比较单元的另一个输入端是给定的直流电压参考值；比较单元接入电压调节器，电压调节器的输出端接入PWM发生器II的一个输入端；

电流检测器TA3的一次侧串接于他励电源SES的交流侧，电流检测器TA3的二次侧接入电流检测单元III中；电流检测单元III接入PWM发生器II的另一个输入端，PWM发生器II的输出端直接与他励电源SES中的IGBT器件相连；

电流检测器TA1的一次侧与滤波电抗器L外端串联，电流检测器TA1的二次侧接入电流检测单元I中；电流检测器TA2的一次侧串联于有源滤波器APF的输出回路中，电流检测器TA2的二次侧接入电流检测单元II中；电压检测器TV1的一次侧接于无源滤波器PPF的滤波电容器C两端，电压检测器TV2的一次侧接于无源滤波器PPF的滤波电抗器L两端，电压检测器TV1的二次侧接入电压检测单元II中，电压检测器TV2的二次侧接入电压检测单元I中；

电压检测单元I和电压检测单元II的输出端均连接到失谐度检测单元；电流检测单元I的输出端接入谐波电流检测单元中，谐波电流检测单元的输出端对应地接入加权滤波器中；