CN106374474A - 一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，该装置设置在三相三线制的6kV、10kV配电网上，包括一个三相级联H桥，所述的三相级联H桥每相由多个H桥单元(1)串联而成，形成可变电压源，其特征在于，该装置还包括与三相级联H桥连接的电压调节模块(2)，所述的电压调节模块(2)检测三相负载电压并调节三相级联H桥的输出电压，达到三相负载电压平衡。与现有技术相比，本发明装置由多个H桥单元(1)分担系统电压，很容易实现中高压和大容量输出，在系统和补偿装置产生能量流动，从而改善系统侧电能质量，降低系统运行的安全隐患，提高系统可靠性。

Description

一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置
技术领域
本发明涉及一种电力有源滤波装置，尤其是涉及一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置。
背景技术
在中低压配电网中，三相负荷随机变化，三相负荷不平衡会引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力，引起以负序分量为起动元件的多种保护发生误动作，这对电网安全运行是有严重威胁的。非线性负荷引起的谐波同样带来严重的负面影响，特别是随着电力电子技术的迅猛发展，各种电力电子装置在发电、输电、配电和用电系统中日益广泛的应用，它对电网所带来的谐波、无功污染也逐渐严重。同时随着社会信息化的进步，敏感性负载(如计算机控制系统、精密电子设备等)的广泛应用，对电能质量也提出了更高的要求。
授权公告号为CN 203387194 U的中国专利公开了一种三相负载不平衡补偿器，该补偿器，包括依次相连的电流采样装置、DSP控制器、PI控制器、光电耦合器和整流逆变电路，所述电流采样装置包括分别设置在A相、B相、C相及中性线N上的四个电流互感器，各电流互感器均与DSP控制器相连，该补偿器将三相四桥臂逆变电路应用于三相负载不平衡补偿器中，可以实现系统无功功率和负序分量的综合补偿。然而该补偿器存在容量有限、难以应用到中高压配电网中的不足。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以实现中高压、大容量输出的抑制三相不平衡的高压有源滤波装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，设置在三相三线制的6kV、10kV配电网上，该装置包括一个三相级联H桥，所述的三相级联H桥每相由多个H桥单元串联而成，形成可变电压源，串联单元个数的多少决定了装置最高的并网电压和输出电平数，其特征在于，该装置还包括与三相级联H桥连接的电压调节模块，所述的电压调节模块检测三相负载电压，并通过调节三相级联H桥的输出电压，达到三相负载电压平衡。
所述的电压调节模块包括电流互感器、模数转换器和PWM控制器，所述的电流互感器检测负载电流，所述的模数转换器将电流互感器输出的模拟信号转换为数字信号，所述的PWM控制器接收模数转换器发出的数字信号并将其转化为PWM信号发送给各H桥单元中的功率开关器件，使装置输出幅值和相位可控的电压，从而与系统之间产生电压差，使系统和补偿装置产生能量流动，这些能量在三相之间流动，补偿抑制三相负荷不均带来的三相电流不平衡。
所述的三相级联H桥每相包括3～5个H桥单元。
所述的H桥单元中的功率开关器件为IGBT，所述的IGBT直流侧电压为1500V。
所述的电流互感器为闭环霍尔传感器。
该装置还包括电压反馈电路，所述的电压反馈电路检测三相级联H桥的输出电压，并将结果反馈给电压调节模块，PWM控制器将结果与设定值比较，若结果比设定值低，则增加对应相的功率开关器件的导通时间，反之减少对应相的功率开关器件的导通时间。
所述的三相级联H桥每相的H桥单元个数和结构相同。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)级联H桥每相由个数和结构相同的H桥单元串联而成，由多个H桥单元分担系统电压，串联单元个数的多少决定了装置可输出的最高并网电压和电平数，很容易实现中高压和大容量输出，且结构简单，适应性强。
(2)每相的H桥单元个数和结构相同，确保装置上的三相平衡，使控制程序易于设计。
(3)电流互感器检测负载电流，PWM控制器将其转化为PWM信号发送给各H桥单元中的功率开关器件，使装置输出幅值和相位可控的电压，从而与系统之间产生电压差，使系统和补偿装置产生能量流动，由此可以改善系统侧电能质量，降低系统运行的安全隐患，提高系统可靠性。
(4)设置了电压反馈电路，实时跟踪三相级联H桥的输出电压并作出相应反应，使电压调节效果得到保证。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为使用本装置进行三相不平衡抑制时能量流动示意图；
附图标记：1为H桥单元，2为电压调节模块，3为电压反馈电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，设置在三相三线制的6kV、10kV配电网上，该装置包括一个三相级联H桥、与三相级联H桥连接的电压调节模块2，以及电压反馈电路3。三相级联H桥每相由多个H桥单元1串联而成，实现三相对称，形成可变电压源。各个H桥单元1分担系统电压。其中第一个H桥单元1的输入端与电网的一相连接，输出端与下一个串联H桥单元1的输入端连接，最后一个H桥单元1的输出端与电网的另一相连接。H桥单元1个数的多少决定了装置最高的并网电压和输出电平数，个数越多，并网电压和输出电平数就越多，以此实现中高压和大容量输出。
本实施例中，三相级联H桥每相包括3个结构完全相同的H桥单元1，电压调节模块2包括闭环霍尔传感器和PWM控制器，闭环霍尔传感器检测负载电流，PWM控制器接收闭环霍尔传感器的电流信号并将PWM信号发送给各H桥单元1中的功率开关器件，使装置输出幅值和相位可控的电压。
H桥单元1中的功率开关器件为IGBT，IGBT直流侧电压为1500V。
如图2所示，当进行三相不平衡补偿时，补偿装置相当于一个可控电压源。通过控制内部各相桥臂上的IGBT的通断，产生高于或低于系统电压的可控电压，这个电压的幅值和相位可以控制，从而与系统之间产生电压差，使系统和补偿装置产生能量流动，这些能量在三相之间流动，补偿抑制三相负荷不均带来的三相电流不平衡，由此可以改善系统侧电能质量，降低系统运行的安全隐患，提高系统可靠性。电压反馈电路3检测三相级联H桥的输出电压，并将结果反馈给电压调节模块2，PWM控制器将结果与设定值比较，若结果比设定值低，则增加对应相的功率开关器件的导通时间，反之减少对应相的功率开关器件的导通时间，使电压调节效果得到保证。

Claims (7)

1.一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，设置在三相三线制的6kV、10kV配电网上，该装置包括一个三相级联H桥，所述的三相级联H桥每相由多个H桥单元(1)串联而成，形成可变电压源，其特征在于，该装置还包括与三相级联H桥连接的电压调节模块(2)，所述的电压调节模块(2)检测三相负载电压并通过调节三相级联H桥的输出电压，达到三相负载电压平衡。
2.根据权利要求1所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，所述的电压调节模块(2)包括电流互感器、模数转换器和PWM控制器，所述的电流互感器检测负载电流，所述的模数转换器将电流互感器输出的模拟信号转换为数字信号，所述的PWM控制器接收模数转换器发出的数字信号并将其转化为PWM信号发送给各H桥单元(1)中的功率开关器件，使装置输出幅值和相位可控的电压。
3.根据权利要求1所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，所述的三相级联H桥每相包括3～5个H桥单元(1)。
4.根据权利要求1所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，所述的H桥单元(1)中的功率开关器件为IGBT，所述的IGBT直流侧电压为1500V。
5.根据权利要求2所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，所述的电流互感器为闭环霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，该装置还包括电压反馈电路(3)，所述的电压反馈电路(3)检测三相级联H桥的输出电压，并将结果反馈给电压调节模块(2)。
7.根据权利要求1所述的一种抑制三相不平衡的高压有源滤波装置，其特征在于，所述的三相级联H桥每相的H桥单元(1)个数和结构相同。
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