[发明专利]基于UPQC的单相混合有源电力滤波器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于UPQC的单相混合有源电力滤波器及其控制方法。本发明提出了一种基于UPQC的混合有源电力滤波器。该混合有源电力滤波器综合了无源电力滤波器和有源电力滤波器的优点，弥补两者的不足。该混合有源电力滤波器有效降低了电网中的谐波电流，THD值远小于规定值。无源电力滤波器组吸收大部分谐波，大大降低了UPQC的容量。UPQC通过提高电网支路对谐波的阻抗和向电网支路注入相反方向的谐波电流等措施降低流入电网的谐波电流。另外，UPQC具有优异的动态滤除谐波的性能，有效抑制谐波放大，有效解决了有源电力滤波器成本高、不能在大容量应用中使用等问题。

技术领域

本发明涉及混合有源电力滤波器技术领域，具体涉及一种基于UPQC的单相混合有源电力滤波器及其控制方法。

背景技术

当前，电力电子技术和电能变换技术的应用日益深入、广泛，工业、科研、医疗和民用等众多领域大量使用各类电力电子装置和设备，而且设备数量多、容量大。电力电子设备是非线性负载，工作时不可避免地产生谐波电流，污染电网，降低电能质量。谐波带来不少危害，如加速绝缘老化、损耗增加、局部过热、电磁骚扰和谐振过电压过电流等，直接影响、干扰电气和通讯设备的正常工作，严重时导致设备装置失效，甚至损坏。谐波问题日趋突出，治理谐波愈发重要。

目前，大多使用补偿装置消除谐波，降低谐波源对电网和相关用电设备的影响。现存谐波补偿装置可分为两种：无源电力滤波器(PPF)和有源电力滤波器(APF)。无源电力滤波器由无源器件电感、电容和电阻组合而成。通常，此类滤波器采用串、并联谐振方式在系统中构建某些特定次数(如3、5、7次)谐波的低阻抗通道，对这些谐波起分流、旁路作用，使绝大部分谐波流入通道，进入电网的谐波大为减少，从而达到谐波抑制(HS)的目的。无源电力滤波器结构简单、成本低。然而，无源电力滤波器也存在一些明显的不足。如果运行中，电网和负载阻抗发生变化，无源电力滤波器结构参数不能随之作出相应改变，无法动态匹配阻抗，导致滤波性能降低。另外，无源电力滤波器与电网、负载可能存在某些特定次数谐波的串、并联谐振，引起这些谐波放大。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。其优势在于可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收，不会产生谐振。由于造价过高、成本大，用户甚少，无法大范围应用。此外，受设备硬件限制，不能应用于大容量场合。

综上所述，无源电力滤波器没有动态抑制谐波能力，只能滤除特定次数谐波，滤波范围较小，存在由串、并联谐振引起的谐波放大。有源电力滤波器存在成本高、不适合大容量场合应用等缺点。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于UPQC的单相混合有源电力滤波器及其控制方法解决了无源电力滤波器没有动态抑制谐波能力，以及有源电力滤波器成本高、不适合大容量场合应用的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于UPQC的单相混合有源电力滤波器，包括无源滤波电路和有源滤波电路，所述有源滤波电路的一端与电网连接，其另一端与无源滤波电路和非线性负载连接；

所述无源滤波电路包括并联的三次谐波串联谐振支路、五次谐波串联谐振支路、七次谐波串联谐振支路、九次谐波串联谐振支路和高通滤波支路；

所述有源滤波电路包括电性连接的并联有源电力滤波器、串联有源电力滤波器和电容C。