[发明专利]一种有源和无源相结合的无功功率调节滤波器

说明书

本发明公开了一种有源和无源相结合的无功功率调节滤波器，包括并联电容组、并联电抗组、电流发生器、采集模块一、采集模块二以及控制模块，所述电流发生器、采集模块二、并联电抗组、联电容组以及采集模块一分别通过P1、P2、P3、P4以及P5节点连接于电源S和谐波源之间，其中编号越大越靠近谐波源，控制模块用于根据采集模块一和采集模块二采集到电压和电流控制并联电容组、并联电抗组和电流发生器。本发明在电流发生器和谐波源之间增加并联电抗组和并联电容组，可以滤除谐波分量，经过并联电抗组和并联电容组之后的电流相对比较光滑，因此电流发生器不需要配置较大的电源用于产生补偿电流，从而有效缩小电流发生器的体积，降低绝缘需求。

技术领域

本发明涉及滤波技术领域，特别涉及一种有源和无源相结合的无功功率调节滤波器。

背景技术

电能质量问题是现有电力系统的主要问题之一，随着电力电子设备的应用越来越广泛，电能质量引起的电力系统问题越来越受到重视。在所有电能质量问题中，电源和负载之间的无功功率不匹配以及谐波污染是最主要的电能质量问题之一。为了电源和负载之间的无功功率相匹配以及治理谐波污染，电力系统装设了各式各样的无功功率补偿设备和谐波治理设备。

由电容和电感组成的LC调谐滤波器是传统的无功功率调节和谐波治理手段。LC调谐滤波器即可以调节无功功率，又可以进行谐波治理。由于结构简单，LC调谐滤波器一直被广泛应用于电力系统中进行无功功率调节和谐波治理。但是传统的LC调谐滤波器只能滤除特定频率范围的谐波，无功功率调节范围较窄，因此其对无功功率调节和谐波治理的能力有限，不适用于无功功率调节和谐波治理要求较高的场合。

为了更好地进行无功功率调节和谐波治理，有学者提出模拟电子电路中线性放大器产生补偿电流的有源滤波器。这种方式理论上可以精确地进行无功功率调节和谐波治理，但是损耗非常大，因此对于电力系统这种功率传送较大的系统并不实用。

随着电力电子技术的发展，特别是PWM逆变技术的快速成熟以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，基于电力电子变流器构成的有源滤波器由于能够精确产生补偿电流，损耗小而被广泛应用于电力系统。电力电子变流器构成的有源滤波器一般应用于补偿电力电子系统产生的谐波，兼具无功调节的功能。由于电力电子系统属于开关电路，开关开断前后的电流一般都有较大的突变，为了补偿较大突变的电流，一方面要求有源滤波器中的电流发生器配置较大的电源用于产生补偿电流，另一方面电流发生器中的电力电子器件需要较高的耐压和通流能力以通过较大突变的电流。这些都导致有源滤波器体积较大，绝缘要求高。

发明内容

针对现有技术需要较大的补偿电流导致绝缘要求高、体积大的问题，本发明提供了一种有源和无源相结合的无功功率调节滤波器，不需要配置较大的电源用于产生补偿电流，也不需要较高的耐压和通流能力以通过较大突变的电流。从而有效缩小电流发生器的体积，降低绝缘需求。

以下是本发明的技术方案。

一种有源和无源相结合的无功功率调节滤波器，包括并联电容组、并联电抗组、电流发生器、采集模块一、采集模块二以及控制模块，所述电流发生器、采集模块二、并联电抗组、联电容组以及采集模块一分别通过P1、P2、P3、P4以及P5节点连接于电源S和谐波源之间，其中编号越大越靠近谐波源，所述控制模块分别连接电流发生器、采集模块二、并联电抗组以及并联电容组，控制模块用于根据采集模块一和采集模块二采集到电压和电流控制并联电容组、并联电抗组和电流发生器。

本发明在电流发生器和谐波源之间增加并联电抗组和并联电容组，可以一定程度上滤除谐波分量，通过控制模块控制并联电容组和并联电抗组，可以对无功功率进行一定程度的补偿，经过并联电抗组和并联电容组之后的电流相对比较光滑，基本没有突变，因此电流发生器不需要配置较大的电源用于产生补偿电流，里面的电力电子器件也不需要较高的耐压和通流能力以通过较大突变的电流，从而有效缩小电流发生器的体积，降低绝缘需求。