CN100477442C - 中压混合有源电力滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中压混合有源电力滤波器技术方案，涉及交流配电网络的电路装置技术领域，包括一个低压三相电压源式逆变器，主体为由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT反并联续流二极管D连接构成的三相桥式逆变电路，低压三相电压源式逆变器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的触发管脚与APF控制器的触发端子对应连接，低压三相电压源式逆变器输出端串接电压高频滤波器、中压电力电容器后接入电网，控制器通过降压器接入电网。本发明摒弃一般技术人员惯常的设计思路，结构简单合理、产品体积小、制造成本低，具有高效的滤波功能，可靠性高，克服了纯有源滤波器的制造成本极高和传统混合有源滤波器结构复杂、可靠性低的缺陷。

Description

中压混合有源电力滤波器
技术领域
本发明涉及交流配电网络的电路装置技术领域，具体涉及一种混合型电力滤波器。
背景技术
随着电力电子技术的发展，变频调速装置、中频炉、大功率直流电解装置、钢铁行业的轧机传动设备、交直流电弧炉设备、电气化铁道机车的牵引设备等大量的大功率电力电子装置得到了广泛的应用，这些电力电子设备的应用起到了很大的节能作用，但同时也对电力系统带来很大的谐波污染，导致供电电源质量大幅下降，变压器、开关等输配电设备寿命缩短，而且引起其他用电设备不能正常工作、保护误动作、设备过载、过热、电网功率损耗增大等不良影响，因而对电网谐波治理的需求也在不断增加。
目前，世界上的谐波治理装置可分为两大类，即无源滤波装置和有源滤波装置。其中无源滤波装置主要由电抗和电容组成，通过选择适当的电抗和电容值，其阻抗在某一次谐波频率下几乎为零，从而负载中的该次谐波电流基本上均流入此L-C电路，达到滤除该次谐波电流的目的。通常电力电子设备会产生很多次谐波电流，因此无源滤波器通常设有多个L-C滤波通道，各个通道被调谐至不同的谐波频率上，达到滤除非线性负载所产生的主要谐波电流。无源滤波器有如下公认的缺点：
①设备笨重，占地面积大；
②滤波性能受电力系统阻抗的影响。在极端情况下，滤波器的L-C电路有可能和系统阻抗发生谐波谐振，从而遭到谐波过电压的损坏；
③谐波电流负载受附近其他谐波源的影响，也就是吸收附近谐波源的部分谐波电流，从而造成过载，导致设备损坏或寿命降低。
有源滤波器分为纯有源滤波器和混合型有源滤波器两类。纯有源滤波器由一电压源式逆变器和输出端高频滤波器构成，通过控制逆变器中高压电力半导体开关，如绝缘栅双极型晶体管IGBT的开/断操作，向电网注入谐波电流，以抵消非线性负载的谐波电流，达到滤波的目的。逆变器输出端高频滤波器的作用是滤除因IGBT快速开/断而产生的高频即开关频率谐波电压，因此该高频滤波器通常由一简单的电抗器构成或由一个LCL电路构成。和无源滤波器相比，这类纯有源滤波器有如下优点：重量轻，体积小，滤波性能不受系统阻抗影响，不会产生谐振，谐波电流负载不受附近谐波源的影响等，因而在低压电网中逐渐得到推广应用。该类有源滤波器的主要缺点是电网的基波电压全部施加在逆变器上，当接到3kV-35kV中压电网中时，必须采用多个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联而组成一只耐电网基波电压的组合开关，从而造成成本极高，不能在中压电网中得到推广应用。
为了克服上述缺点，不少国内外的研究机构和大学科研单位提出了另一类有源滤波器结构——即所谓的混合式有源滤波器。虽然这类混合有源滤波器有多种不同拓朴结构，但具有共同特征，即将中高压的无源滤波器与通过耦合变压器的低压有源滤波器串联后再接入电网，从而达到纯有源滤波器的所有优点，同时避免了使用大量高压电力半导体开关，如绝缘栅双极型晶体管IGBT。但此类混合有源滤波器的一个共同缺点是结构比较复杂，系统组成部件较多。如专利号03134614.6中国发明专利提出的“电气化铁道用并联混合型电力滤波器”，其有源滤波器通过一耦合变压器和一附加电抗并联，再和无源滤波器串联接入电网；专利号03128234.2中国发明专利提出的“谐振型混合有源电力滤波器及其控制方法”，其有源滤波器通过耦合变压器后与一“L-C”串联谐振电路并联，再与电力电容器串联而接入电网；专利号99807794.1中国发明专利提出的“用于交流电网的复合式滤波器”，其有源滤波器通过耦合变压器后与一“L-C”串联谐振电路并联，再与无源滤波器串联接入电网。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、系统组成部件少、可靠性高，适用于中压电网的混合有源电力滤波器的技术方案，以克服现有技术中存在的缺陷。
所述的中压混合有源电力滤波器，包括一个低压三相电压源式逆变器，低压三相电压源式逆变器主体为由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT反并联续流二极管D管连接构成的三相桥式逆变电路，其特征在于低压三相电压源式逆变器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的触发管脚与APF控制器的触发端子对应连接，低压三相电压源式逆变器输出端串接电压高频滤波器和中压电力电容器后接入电网，APF控制器通过降压器接入电网。
所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的电压高频滤波器为电抗器或由LCL电路构成
所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的低压三相电压源式逆变器的电压源为直流电容器Cdc。
所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的APF控制器由锁相环模块PLL、谐波电流检测模块、谐波电流控制模块、逆变器直流电压控制模块和PWM信号产生模块连接构成。
所述的中压混合有源电力滤波器，摒弃一般技术人员惯常的设计思路，采用低压三相电压源式逆变器串接电压高频滤波器、中压电力电容器接入电网的连接结构，结构简单合理、产品体积小、制造成本低，具有高效的滤波功能，可靠性高，克服了纯有源滤波器的制造成本极高和传统混合有源滤波器结构复杂、可靠性低的缺陷。
附图说明
图1所示为本发明的电路结构示意图；
图2所示为控制器的结构框图；
图3、图4、图5、图6分别为计算机仿真的负载电流波形图、滤波器电流波形图、逆变器直流电压波形图、系统电流波形图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1、2所示的中压混合有源电力滤波器，包括一个低压三相电压源式逆变器5，低压三相电压源式逆变器主体为由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT反并联续流二极管D连接构成的三相桥式逆变电路，低压三相电压源式逆变器5的电压源为直流电容器Cdc作为电压源，低压三相电压源式逆变器5中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的触发管脚与APF控制器1的触发端子对应连接，低压三相电压源式逆变器5输出端串接电压高频滤波器4和中压电力电容器3后接入电网，电压高频滤波器4可以为电抗器或由LCL电路构成，APF控制器1通过降压器2接入电网，APF控制器1由锁相环模块PLL6、谐波电流检测模块7、谐波电流控制模块8、PWM信号产生模块10和逆变器直流电压控制模块9连接构成，锁相环模块PLL6的输入是母线电压信号，其输出是电网频率、电压相角信号，谐波电流检测模块7的输入是系统电流信号和相角信号，其输出是电流中的谐波分量，谐波电流控制模块8的输入信号是谐波电流信号，其输出是和直流电压控制模块的输出相加后的PWM调制电压信号，PWM信号产生模块10的输入是调制电压信号，其输出是PWM信号用以触发低压三相电压源式逆变器5中的绝缘栅双极型晶体管IGBT11，逆变器直流电压控制模块9的输入是实际直流电容器的电压和电压设定值两者的差值，经低压三相电压源式逆变器5中的比例积分器PI后产生输出信号，该信号被变换成基波信号后与谐波电流控制模块的输出相加，构成调制电压信号。
设计时可以将高频滤波器4中的电抗和中压电力电容器3调谐至某次谐波，构成无源L-C滤波器，这样，在逆变器5因故障而被旁路时，该中压混合有源电力滤波器仍能起到一定的滤波作用。
该中压混合有源电力滤波器接入电网后，电网中的基波电压均施加在中压电力电容器3上，因电容器在高频率下呈低阻抗，低压三相电压源式逆变器5只需产生比电网基波电压低很多的谐波电压就可产生所需的谐波电流，通过中压电力电容器3流入电网来抵消非线性负载的谐波电流，达到滤波的目的，因而低压三相电压源式逆变器5中的直流电压较电网基波电压要低很多，结合计算机系统仿真实例进一步说明。
计算机仿真实例：
①混合滤波器参数：
电力电容器38μF、高频滤波电抗器7.2mH、逆变器直流电容器2mF、逆变器直流电压设定值1000V；
②系统参数：
电网电压6kV、电网频率50HZ、电网短路容量72MVA；
③负载参数：
三相二极管整流电路，输入交流侧电抗为4mH；
直流侧负载：200mH的电抗和80Ω的电阻串联。
④仿真结果：
负载电流波形如图3，THD＝25％；
滤波器电流波形如图4，基波电流＝31Arms；
逆变器直流电压波形如图5；
系统电流波形如图6，THD＝4.6％。

Claims (4)

1.中压混合有源电力滤波器，包括一个低压三相电压源式逆变器(5)，低压三相电压源式逆变器(5)主体为由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT反并联续流二极管D连接构成的三相桥式逆变电路，其特征在于低压三相电压源式逆变器(5)中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的触发管脚与APF控制器(1)的触发端子对应连接，低压三相电压源式逆变器(5)输出端串接电压高频滤波器(4)和中压电力电容器(3)后接入电网，APF控制器(1)通过降压器(2)接入电网。
2.如权利要求1所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的电压高频滤波器(4)为电抗器或由LCL电路构成。
3.如权利要求1所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的低压三相电压源式逆变器(5)的电压源为直流电容器Cdc。
4.如权利要求1所述的中压混合有源电力滤波器，其特征在于所述的APF控制器(1)由锁相环模块PLL(6)、谐波电流检测模块(7)、谐波电流控制模块(8)、逆变器直流电压控制模块(9)和PWM信号产生模块(10)连接构成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097824B (zh) * 2010-12-31 2014-03-05 华中科技大学 一种lcl型并网逆变器控制方法
CN102386910B (zh) * 2011-07-27 2016-05-04 江苏物联网研究发展中心 一种新型栅调制读出电路结构
CN102611117B (zh) * 2012-02-29 2014-09-10 澳门大学 基于自适应调节直流侧电压的lc-vsi装置无功补偿控制方法
CN104993485B (zh) * 2015-06-26 2017-08-22 西安理工大学 一种并联混合型有源滤波器系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513090A (en) * 1994-11-15 1996-04-30 Electric Power Research Institute, Inc. Hybrid series active, parallel passive, power line conditioner for harmonic isolation between a supply and a load
CN1556572A (zh) * 2004-01-07 2004-12-22 浙江大学 带基波旁路通道的串联混合有源电力滤波器控制方法
CN1841876A (zh) * 2005-12-18 2006-10-04 江苏省电力公司无锡供电公司 基于对称分量法的混合型三次谐波滤波器
CN201008098Y (zh) * 2006-12-27 2008-01-16 梁一桥 中压混合有源电力滤波器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513090A (en) * 1994-11-15 1996-04-30 Electric Power Research Institute, Inc. Hybrid series active, parallel passive, power line conditioner for harmonic isolation between a supply and a load
CN1556572A (zh) * 2004-01-07 2004-12-22 浙江大学 带基波旁路通道的串联混合有源电力滤波器控制方法
CN1841876A (zh) * 2005-12-18 2006-10-04 江苏省电力公司无锡供电公司 基于对称分量法的混合型三次谐波滤波器
CN201008098Y (zh) * 2006-12-27 2008-01-16 梁一桥 中压混合有源电力滤波器

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