[发明专利]单相串并联混合有源电力滤波器

说明书

本发明提供一种单相串并联混合有源电力滤波器，包括无源滤波电路和有源滤波电路。无源滤波电路包括四条单调谐滤波器支路和一条高通滤波器支路，单调谐滤波器支路和高通滤波器支路按并联方式依次连接；有源滤波电路包括一个并联有源滤波器和一个串联有源滤波器，并联有源滤波器和串联有源滤波器直流侧合并，共同使用一个电容C；并联有源滤波器与无源滤波电路串联构成一条支路和负载并联。本发明采用将有源电力滤波器和无源电力滤波器结合的混合电力滤波器能够克服两者的不足和困难，以较低成本获得单独采用有源电力滤波器方案的功效，同时突破了有源电力滤波器不能应用于大容量场合的限制。

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种单相串并联混合有源电力滤波器。

背景技术

现今，电力电子技术和电能变换技术发展迅速，势头强劲，其研究愈发深入，应用领域也日愈广泛。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。通常，电力电子设备被视作非线性负载，正常工作时会产生谐波电流，污染电网，造成电网的电能质量降低。谐波存在不少危害，带来许多不利影响和问题，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、电子和通讯设备的正常工作，严重时会导致设备装置失效，甚至造成损坏。谐波问题日趋突出，治理谐波日显重要。

可以通过两种渠道或途径解决谐波污染问题：其一，从谐波产生源着手，在电力电子装置、设备中加入吸收、消除谐波的功能，使这些装置不产生谐波；另外一种也是目前使用最多的方法，采用补偿装置、设备吸收或补偿谐波，减轻谐波源对电网和相关用电设备的影响。现存谐波补偿装置分为两种：无源电力滤波器和有源电力滤波器。无源电力滤波器由无源器件电感、电容和电阻连接构成。此类滤波器往往采用串、并联谐振结构在电力系统中构建某些特定频次谐波的低阻抗通道，分流、旁路谐波，迫使这些频次谐波的绝大多数成分从滤波通道中流过，进入电网的谐波量大大减少，从而达到谐波抑制的目的。无源电力滤波器的最大优势在于它的结构简单、成本低。然而，此类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频次谐波的串、并联谐振，产生谐波放大现象。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，它能够对幅值和频率均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通频带内各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收，不会产生谐振。但是，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，不能在大容量场合中使用。

综上所述，无源电力滤波器没有动态抑制谐波能力，只能滤除特定频次谐波，滤波范围较小，存在由串、并联谐振引起的谐波放大现象。对于有源电力滤波器而言，则存在成本高、大容量场合应用困难等缺点。

发明内容

因此针对上述不足及问题，本发明提出了一种单相混合有源电力滤波器。该电力滤波器将无源电力滤波器与并联有源电力滤波器串联，同时串联有源电力滤波器与负载串联。这种结构布局可有效解决、克服有源电力滤波器和无源电力滤波器分别单独使用时各自存在的不足、困难。本发明提出的混合有源电力滤波器适用于铁路接触网、照明等单相供电网。

具体的技术方案为：

单相串并联混合有源电力滤波器，包括无源滤波电路和有源滤波电路。

无源滤波电路包括四条单调谐滤波器支路和一条高通滤波器支路，单调谐滤波器支路和高通滤波器支路按并联方式依次连接。