CN107196309A - 轮换式级联h桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法 - Google Patents

轮换式级联h桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法，其中的电路包括：多个并联的级联H桥型逆变单元、与各级联H桥型逆变单元的电压源侧并联的直流侧供能单元；各级联H桥型逆变单元的输出侧分别并联有电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，且每个电压补偿轮换开关的两端分别串联有两个电压支路切换开关，每个电流补偿轮换开关的两端也分别串联有两个电流支路切换开关；直流侧供能单元用于为各级联H桥型逆变单元供电。本发明能够根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；并能够对电网进行电压补偿和有源谐波电流补偿，解决了电网的主电路中存在的电压波动和谐波电流等问题，并为负载提供可靠稳定的电能供给。

Description

轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法
技术领域
本发明涉及电力电子应用技术领域，具体涉及一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法。
背景技术
随着电力电子装置的广泛应用，分布式能源的大量接入，电力电路的电能质量问题日趋严重，严重威胁电网的安全运行和电力设备的正常使用。其中，电压跌落问题会造成电路中大量敏感设备工作失常，带来无法估计的损失；而谐波电流问题会使电路损耗增加，继保装置误动作等，高电压等级的电网对电流谐波的要求则更高。
动态电压恢复器串联在电网和敏感负载之间，可以稳定敏感负荷侧的电压，因此动态电压恢复器成为解决电压跌落问题最常用的电力设备。对于谐波电流，有源滤波器具有动态响应快，补偿频带宽的优点，是理想的谐波抑制方法。而级联H桥型逆变器利用叠加的电平来逼近正弦波，开关损耗小，电压变化率低，易于模块化，所以这种结构被广泛使用。
但是采用固定级联数的动态电压恢复器进行电压补偿，当电压补偿量较小时，会造成直流侧利用率不高的问题。而且，此时的动态电压恢复器无法同时对谐波电流进行补偿。另外，在高电压电路中，IGBT长时间工作在高频、高温状态，是易损坏的器件，因此，如何能够进行切除和替换故障级联H桥型逆变单元也成为一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法，能够根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；并能够对电网进行电压补偿和有源谐波电流补偿，解决了电网的主电路中存在的电压波动和谐波电流等问题，并为负载提供可靠稳定的电能供给。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路，所述动态电压恢复及有源滤波电路包括：多个并联的级联H桥型逆变单元，以及，与各所述级联H桥型逆变单元的电压源侧并联的直流侧供能单元；
各所述级联H桥型逆变单元的输出侧分别并联有电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，且每个所述电压补偿轮换开关的两端分别串联有两个电压支路切换开关，每个所述电流补偿轮换开关的两端也分别串联有两个电流支路切换开关；
所述直流侧供能单元用于为各所述级联H桥型逆变单元供电；
在所述动态电压恢复及有源滤波电路串联在电网的主电路中时，通过控制所述电压补偿轮换开关、电流补偿轮换开关、电压支路切换开关和电流支路切换开关轮换式导通或关断，使得各对应的所述级联H桥型逆变单元对所述主电路进行电压补偿和/或谐波电流补偿。
进一步地，所述级联H桥型逆变单元包括：相互并联的第一逆变子电路、第二逆变子电路和子直流电压源；
所述第一逆变子电路和第二逆变子电路均包括两个串联的逆变器，且所述第一逆变子电路上的两个逆变器之间的连接部分、与所述第二逆变子电路上的两个逆变器之间的连接部分之间组成所述级联H桥型逆变单元的输出侧；
所述子直流电压源与直流侧供能单元并联。
进一步地，所述直流侧供能单元包括：相互并联的直流电压源、逆变子单元、隔离变压器和整流单元；
所述整流单元包括多个整流子单元，且一个所述整流子单元与一个所述子直流电压源并联。
进一步地，所述逆变子单元包括并联的两条逆变支路，且每个所述逆变支路上均串联有两个逆变器。
另一方面，本发明还提供一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波方法，所述动态电压恢复及有源滤波方法应用设置在电网的主电路中的一种动态电压恢复及有源滤波电路实现，所述动态电压恢复及有源滤波方法包括：
将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置；
检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量；
若所述电压补偿量不为0，则根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警；
以及，若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元，则控制该级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿。
进一步地，所述将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置，包括：
将所述电压补偿轮换开关的初始状态设置为闭合状态；
以及，将所述电流补偿轮换开关、电压支路切换开关和电流支路切换开关的初始状态均设置为断开状态。
进一步地，所述检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量，包括：
检测电网当前的电网电压；
以及，计算所述电网电压和预设的电网电压参考值的差值的绝对值，得到所述电压补偿量。
进一步地，所述根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警，包括：
判断所述电压补偿量所处的阈值范围，其中，所述阈值范围的编号个数与所述动态电压恢复及有源滤波电路中的级联H桥型逆变单元的总数W相等，且各阈值范围的上限值及下限值均随其编号依次递增；
若所述电压补偿量处于第N阈值范围内，则断开任意N个所述电压补偿轮换开关，并且闭合该N个电压补偿轮换开关两端的电压支路切换开关，使得该N个电压补偿轮换开关对应的N个所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，其中，N为正整数且1≤N≤M；
若所述电压补偿量未处于任何阈值范围内，则控制主电路跳闸并进行告警。
进一步地，所述若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元，则控制该级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿，包括：
若经判断得知动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的闲置的级联H桥型逆变单元，则闭合对电网进行电压补偿的其他级联H桥型逆变单元的电流补偿轮换开关；
以及，闭合所述闲置的级联H桥型逆变单元的电流补偿轮换开关两端的两个电流支路切换开关，使得所述闲置的级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿。
进一步地，所述动态电压恢复及有源滤波方法还包括：
若经检测获知所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在发生故障的级联H桥型逆变单元，则判断是否全部的级联H桥型逆变单元均发生故障；
若是，则控制主电路跳闸并进行告警；
否则，关闭发生故障的级联H桥型逆变单元的工作信号，以及，断开该发生故障的级联H桥型逆变单元的电压支路切换开关及电流支路切换开关，并闭合该发生故障的级联H桥型逆变单元的电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，并断开未发生故障的级联H桥型逆变单元的电压补偿轮换开关；重新检测所述动态电压恢复及有源滤波电路中是否存在发生故障的级联H桥型逆变单元。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路和方法，其中的电路包括：多个并联的级联H桥型逆变单元、与各级联H桥型逆变单元的电压源侧并联的直流侧供能单元；各级联H桥型逆变单元的输出侧分别并联有电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，且每个电压补偿轮换开关的两端分别串联有两个电压支路切换开关，每个电流补偿轮换开关的两端也分别串联有两个电流支路切换开关；直流侧供能单元用于为各级联H桥型逆变单元供电。本发明能够根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；并能够对电网进行电压补偿和有源谐波电流补偿，解决了电网的主电路中存在的电压波动和谐波电流等问题，并为负载提供可靠稳定的电能供给。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路的示意图；
图2是本发明的动态电压恢复及有源滤波电路中的级联H桥型逆变单元Si的示意图；
图3是本发明的动态电压恢复及有源滤波电路中的直流侧供能单元2的结构示意图；
图4是本发明的应用实例中的动态电压恢复及有源滤波电路的示意图；
图5是本发明的应用实例中的轮换式4级联H桥型动态电压恢复器与有源滤波电路的示意图；
图6是本发明的一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图7是轮换式4级联复用电路对最大电压补偿量为20％的轮换工作流程图；
图8是轮换式4级联复用电路的故障恢复流程图。
其中，Si-级联H桥型逆变单元；2-直流侧供能单元；Ki-电压补偿轮换开关；Qi-电流补偿轮换开关；KMi-电压支路切换开关；KAi-电流支路切换开关；11-第一逆变子电路；12-第二逆变子电路；Ei-子直流电压源；Sij-逆变器；E-直流电压源；21-逆变子单元；T-隔离变压器；22-整流单元；221-整流子单元；i为1到W中的任意整数值，j为1到4中的任意整数值；w为级联H桥型逆变单元的总数。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例一提供了一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路的具体实施方式，参见图1，所述动态电压恢复及有源滤波电路具体包括如下内容：
多个并联的级联H桥型逆变单元Si，以及，与各所述级联H桥型逆变单元Si的电压源侧并联的直流侧供能单元2；各所述级联H桥型逆变单元Si的输出侧分别并联有电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi，且每个所述电压补偿轮换开关Ki的两端分别串联有两个电压支路切换开关KMi，每个所述电流补偿轮换开关Qi的两端也分别串联有两个电流支路切换开关KAi；所述直流侧供能单元2用于为各所述级联H桥型逆变单元Si供电。
在所述动态电压恢复及有源滤波电路串联在电网的主电路中时，通过控制所述电压补偿轮换开关Ki、电流补偿轮换开关Qi、电压支路切换开关KMi和电流支路切换开关KAi轮换式导通或关断，使得各对应的所述级联H桥型逆变单元Si对所述主电路进行电压补偿和/或谐波电流补偿。可以理解的是，在应用动态电压恢复及有源滤波电路对电网的主电路进行动态电压恢复及有源滤波时，先将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置；再检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量；若所述电压补偿量不为0，则根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元Si对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警；若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元Si，则控制该级联H桥型逆变单元Si对主电路进行谐波电流补偿。
从上述描述可知，本发明的实施例中的动态电压恢复及有源滤波电路能够为负载提供可靠稳定的电能供给，解决电压波动和谐波电流等问题，同时根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；当不是全部逆变单元进行电压补偿时，其余闲置单元可进行谐波电流补偿，提高逆变单元利用率；当逆变单元发生故障时，能进行切除和替换，提高逆变器Sij冗余性；逆变器Sij输出端直接串联在主电路中，减少输出滤波器和串联变压器的使用，优化了成本。
本发明的实施例二提供了上述动态电压恢复及有源滤波电路中级联H桥型逆变单元Si的具体实施方式，参见图2，所述级联H桥型逆变单元Si具体包括如下内容：
相互并联的第一逆变子电路11、第二逆变子电路12和子直流电压源Ei；所述第一逆变子电路11和第二逆变子电路12均包括两个串联的逆变器Sij，且所述第一逆变子电路11上的两个逆变器Sij之间的连接部分、与所述第二逆变子电路12上的两个逆变器Sij之间的连接部分之间组成所述级联H桥型逆变单元Si的输出侧；所述子直流电压源Ei与直流侧供能单元2并联。
从上述描述可知，本发明的实施例公开了一种动态电压恢复及有源滤波电路中的级联H桥型逆变单元Si的具体结构，该结构由四个逆变器Sij及一个子直流电压源Ei组成，使得动态电压恢复及有源滤波电路能够根据电压补偿量进行轮换式电压补偿。
本发明的实施例三提供了上述动态电压恢复及有源滤波电路中直流侧供能单元2的具体实施方式，参见图3，所述直流侧供能单元2具体包括如下内容：
相互并联的直流电压源E、逆变子单元21、隔离变压器T和整流单元22；所述整流单元22包括多个整流子单元221，且一个所述整流子单元221与一个所述子直流电压源Ei并联；所述逆变子单元21包括并联的两条逆变支路，且每个所述逆变支路上均串联有两个逆变器Sij。
从上述描述可知，本发明的实施例公开了一种动态电压恢复及有源滤波电路中的直流侧供能单元2的具体结构，使得动态电压恢复及有源滤波电路能够为负载提供可靠稳定的电能供给，解决电压波动和谐波电流等问题。
为进一步的说明本方案，本发明还提供一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路的应用实例，参见图4，所述动态电压恢复及有源滤波电路具体包括如下内容：
所述的电路主要由带隔离的直流侧供能单元2、轮换式级联结构组成。带隔离的直流侧供能单元2为各级联H桥型逆变单元Si提供直流电压；轮换式级联结构通过电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi和电压支路切换开关KMi、电流支路切换开关KAi的导通和关断进行轮换式电压补偿工作和谐波电流补偿工作；轮换式级联H桥型逆变器Sij直接串联于主电路中。
其中，带隔离的直流侧供能单元2：是将直流电压源E经过逆变器Sij，将直流电逆变为交流电，经过隔离变压器T和不可控的整流电路的整流单元22，又将高频的交流电压变为所需要的直流电压，提供给各级联H桥型逆变单元Si。
每一级联H桥型逆变单元Si的输出端都并联一个电压补偿轮换开关Ki；每一级联H桥型逆变单元Si的输出端还并联一个电流补偿轮换开关Qi；每一级联H桥型逆变单元Si的电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi两端还各串联一对和电压支路切换开关KMi和电流支路切换开关KAi。
其中，轮换式级联H桥型逆变器Sij与主电路的连接方式为：轮换式级联H桥型逆变器Sij无需连接输出滤波器和隔离变压器T，而是直接串联于主电路中。
参见图5，图5为本发明提出的具体实例——轮换式4级联H桥型动态电压恢复器与有源滤波电路的拓扑结构。主要由带隔离的直流侧供能单元2、轮换式4级联H桥型逆变器Sij结构组成。带隔离的直流侧供能单元2为各级联级联H桥型逆变单元Si提供直流电压；轮换式级联H桥型逆变器Sij通过轮换选择开关的导通和关断进行轮换式电压补偿工作和谐波电流补偿工作；轮换式级联H桥型逆变器Sij直接串联于主电路中。
其中：
(1)带隔离的直流侧供能单元2：是将直流电压源E经过逆变器Sij，将直流电逆变为高频的交流电，经过隔离变压器T和不可控的整流电路，又将高频的交流电压变为所需要的直流电压，提供给各级联级联H桥型逆变单元Si。
(2)轮换式4级联H桥型逆变器Sij结构：电压补偿轮换开关Ki分别并联在第i个级联H桥型逆变单元Si的输出端(其中i＝1,2,3,4)。
(3)轮换式4级联H桥型逆变器Sij结构还包括：电流补偿轮换开关分别并联在第i个级联H桥型逆变单元Si的输出端(其中i＝1,2,3,4)。
(4)轮换式4级联H桥型逆变器Sij结构还包括：支路切换开关KMi和KAi分别串联在电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi的两端。
(5)轮换式4级联H桥型逆变器Sij与主电路的连接方式：轮换式4级联H桥型逆变器Sij无需连接输出滤波器和隔离变压器T，而是直接串联于主电路中。
从上述描述可知，本发明的应用实例中的动态电压恢复及有源滤波电路能够为负载提供可靠稳定的电能供给，解决电压波动和谐波电流等问题，同时根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；当不是全部逆变单元进行电压补偿时，其余闲置单元可进行谐波电流补偿，提高逆变单元利用率；当逆变单元发生故障时，能进行切除和替换，提高逆变器Sij冗余性；逆变器Sij输出端直接串联在主电路中，减少输出滤波器和串联变压器的使用，优化了成本。
本发明的实施例四提供了一种应用上述动态电压恢复及有源滤波电路实现动态电压恢复及有源滤波方法的具体实施方式，参见图6，所述动态电压恢复及有源滤波方法具体包括如下内容：
步骤100：将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置。
步骤200：检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量。
步骤300：若所述电压补偿量不为0，则根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元Si对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警。
步骤400：若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元Si，则控制该级联H桥型逆变单元Si对主电路进行谐波电流补偿。
从上述描述可知，本发明的动态电压恢复及有源滤波方法能够为负载提供可靠稳定的电能供给，解决电压波动和谐波电流等问题，同时根据电压补偿量进行轮换式电压补偿，提高直流侧利用率；当不是全部逆变单元进行电压补偿时，其余闲置单元可进行谐波电流补偿，提高逆变单元利用率。
在一种具体实施方式中，上述动态电压恢复及有源滤波方法中步骤100的具体实施方式，所述步骤100具体包括如下内容：
步骤101：将所述电压补偿轮换开关Ki的初始状态设置为闭合状态。步骤102：将所述电流补偿轮换开关Qi、电压支路切换开关KMi和电流支路切换开关KAi的初始状态均设置为断开状态。
在一种具体实施方式中，上述动态电压恢复及有源滤波方法中步骤200的具体实施方式，所述步骤200具体包括如下内容：
步骤201：检测电网当前的电网电压。
步骤202：计算所述电网电压和预设的电网电压参考值的差值的绝对值，得到所述电压补偿量。
在一种具体实施方式中，上述动态电压恢复及有源滤波方法中步骤300的具体实施方式，所述步骤300具体包括如下内容：
步骤301：判断所述电压补偿量所处的阈值范围，其中，所述阈值范围的编号个数与所述动态电压恢复及有源滤波电路中的级联H桥型逆变单元Si的总数W相等，且各阈值范围的上限值及下限值均随其编号依次递增。
步骤302：若所述电压补偿量处于第N阈值范围内，则断开任意N个所述电压补偿轮换开关Ki，并且闭合该N个电压补偿轮换开关Ki两端的电压支路切换开关KMi，使得该N个电压补偿轮换开关Ki对应的N个所述级联H桥型逆变单元Si对主电路进行电压补偿，其中，N为正整数且1≤N≤W。
步骤303：若所述电压补偿量未处于任何阈值范围内，则控制主电路跳闸并进行告警。
在一种具体实施方式中，上述动态电压恢复及有源滤波方法中步骤400的具体实施方式，所述步骤400具体包括如下内容：
步骤401：若经判断得知动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的闲置的级联H桥型逆变单元Si，则闭合对电网进行电压补偿的其他级联H桥型逆变单元Si的电流补偿轮换开关Qi。
步骤402：闭合所述闲置的级联H桥型逆变单元Si的电流补偿轮换开关Qi两端的两个电流支路切换开关KAi，使得所述闲置的级联H桥型逆变单元Si对主电路进行谐波电流补偿。
本发明的实施例五提供了一种应用上述动态电压恢复及有源滤波电路实现动态电压恢复及有源滤波方法的另一种具体实施方式，所述动态电压恢复及有源滤波方法具体包括如下内容：
步骤A01：若经检测获知所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在发生故障的级联H桥型逆变单元Si，则判断是否全部的级联H桥型逆变单元Si均发生故障；若是，则进入步骤A02；否则，则进入步骤A03；
步骤A02：控制主电路跳闸并进行告警。
步骤A03：关闭发生故障的级联H桥型逆变单元Si的工作信号，以及，断开该发生故障的级联H桥型逆变单元Si的电压支路切换开关KMi及电流支路切换开关KAi，并闭合该发生故障的级联H桥型逆变单元Si的电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi，并断开未发生故障的级联H桥型逆变单元Si的电压补偿轮换开关Ki。
返回步骤A01。
从上述描述可知，本发明的动态电压恢复及有源滤波方法，当逆变单元发生故障时，能进行切除和替换，提高逆变器Sij冗余性；逆变器Sij输出端直接串联在主电路中，减少输出滤波器和串联变压器的使用，优化了成本。
为进一步的说明本方案，本发明还提供一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波方法的应用实例，参见图7和8，所述动态电压恢复及有源滤波方法具体包括如下内容：
图7为轮换式4级联复用电路对最大电压补偿量为20％的轮换工作流程图。
(1)对最大电压补偿量为20％的轮换式电压补偿实现方法，其具体控制如下：
1.1)电压补偿轮换开关Ki初始为闭合状态，它两端的支路切换开关KMi初始为断开状态，逆变器Sij不进行电压补偿工作；
1.2)通过检测实时的电网电压Us，与电网电压的参考值Uref进行比较，得到所需的电压补偿量Udvr＝|Uref-Us|；
1.3)当电压补偿量为0时，所有电压补偿轮换开关Ki和它两端的支路切换开关都保持初始值都保持初始值，各级联级联H桥型逆变单元Si不进行电压补偿工作；
1.4)当电压补偿量为0＜Udvr≤5％时，断开任意一个电压补偿轮换开关Ki，并且闭合它两端的支路切换开关，实现1级联动态电压恢复器进行电压补偿工作；
1.5)当电压补偿量为5％＜Udvr≤10％时，断开任意两个电压补偿轮换开关Ki，并且闭合它们两端的支路切换开关，实现2级联动态电压恢复器进行电压补偿工作；
1.6)当电压补偿量为10％＜Udvr≤15％时，断开任意三个电压补偿轮换选择开关，并且闭合它们两端的支路切换开关，实现3级联动态电压恢复器进行电压补偿工作；
1.7)当电压补偿量为15％＜Udvr≤20％时，断开全部轮换选择开关，并且闭合它们两端的支路切换开关，实现4级联动态电压恢复器进行电压补偿工作；
1.8)当电压补偿量为20％＜Udvr时，主电路跳闸并报警。
(2)对最大电压补偿量为20％的轮换式谐波电流补偿的实现方法，其具体控制如下：
2.1)电流补偿轮换开关Qi和它两端的支路切换开关KAi初始为断开状态，即逆变器Sij不进行谐波电流补偿工作；
2.2)当电压补偿量为0时，各级联级联H桥型逆变单元Si都不进行电压补偿工作，此时闭合全部的支路切换开关KAi，全部电流补偿轮换开关Qi保持断开，实现4级联有源滤波器进行谐波电流补偿工作；
2.2)当电压补偿量为0＜Udvr≤5％时，1级联动态电压恢复器进行电压补偿工作，此时闭合进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的电流补偿轮换选择开关Qi。闭合其余三个未进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的支路切换开关KAi，它们的电流补偿轮换开关Qi保持断开状态，实现3级联有源滤波器进行谐波电流补偿工作；
2.3)当电压补偿量为5％＜Udvr≤10％时，2级联动态电压恢复器进行电压补偿工作，此时闭合进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的电流补偿轮换选择开关Qi。闭合其余两个未进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的支路切换开关KAi，它们的电流补偿轮换选择开关Qi保持断开状态，实现2级联有源滤波器进行谐波电流补偿工作；
2.4)当电压补偿量为10％＜Udvr≤15％时，3级联动态电压恢复器进行电压补偿工作，此时闭合进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的电流补偿轮换选择开关Qi。闭合其余一个未进行电压补偿工作级联H桥型逆变单元Si的支路切换开关KAi，它们的电流补偿轮换选择开关Qi保持断开状态，实现1级联有源滤波器进行谐波电流补偿工作；
2.5)当电压补偿量为15％＜Udvr≤20％时，4级联动态电压恢复器进行电压补偿工作，此时电压补偿量较大，电路以电压补偿为主，各级联级联H桥型逆变单元Si的支路切换开关KAi和电流补偿轮换选择开关Qi保持初始值，即断开状态，从而不进行谐波电流补偿工作；
2.6)当电压补偿量为20％＜Udvr时，主电路跳闸并报警。
图8为轮换式4级联复用电路的故障恢复流程图。
(1)以电压补偿为基准的故障恢复控制策略，其具体步骤如下：
1.1)通过检测级联H桥型逆变单元Si的桥臂工作信号来判断各个级联H桥型逆变单元Si是否故障(只要级联H桥型逆变单元Si的一个桥臂故障，则判定该级级联H桥型逆变单元Si为故障级联H桥型逆变单元Si)；
1.2)当没有故障级联H桥型逆变单元Si时，各级级联H桥型逆变单元Si进行正常电压补偿或电流补偿工作；
1.3)当存在故障级联H桥型逆变单元Si时，再判断是否全部级联H桥型逆变单元Si都为故障级联H桥型逆变单元Si；
1.4)若全部级联H桥型逆变单元Si都为故障级联H桥型逆变单元Si，则主电路跳闸并报警；
1.5)若不是全部级联H桥型逆变单元Si都为故障级联H桥型逆变单元Si，则封锁该故障级联H桥型逆变单元Si的工作信号，并断开该故障级联H桥型逆变单元Si的所有支路切换开关，闭合电压补偿轮换开关Ki和电流补偿轮换开关Qi，实现该级故障级联H桥型逆变单元Si的切除；
1.6)断开其它级联H桥型逆变单元Si的电压补偿轮换选择开关，实现对故障级联H桥型逆变单元Si的替换，故障得到恢复；
1.7)对替换单元继续进行故障判断，电路实时检测级联H桥型逆变单元Si桥臂的工作信号，反复以上过程。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波电路，其特征在于，所述动态电压恢复及有源滤波电路包括：多个并联的级联H桥型逆变单元，以及，与各所述级联H桥型逆变单元的电压源侧并联的直流侧供能单元；
各所述级联H桥型逆变单元的输出侧分别并联有电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，且每个所述电压补偿轮换开关的两端分别串联有两个电压支路切换开关，每个所述电流补偿轮换开关的两端也分别串联有两个电流支路切换开关；
所述直流侧供能单元用于为各所述级联H桥型逆变单元供电；
在所述动态电压恢复及有源滤波电路串联在电网的主电路中时，通过控制所述电压补偿轮换开关、电流补偿轮换开关、电压支路切换开关和电流支路切换开关轮换式导通或关断，使得各对应的所述级联H桥型逆变单元对所述主电路进行电压补偿和/或谐波电流补偿。
2.根据权利要求1所述的动态电压恢复及有源滤波电路，其特征在于，所述级联H桥型逆变单元包括：相互并联的第一逆变子电路、第二逆变子电路和子直流电压源；
所述第一逆变子电路和第二逆变子电路均包括两个串联的逆变器，且所述第一逆变子电路上的两个逆变器之间的连接部分、与所述第二逆变子电路上的两个逆变器之间的连接部分之间组成所述级联H桥型逆变单元的输出侧；
所述子直流电压源与直流侧供能单元并联。
3.根据权利要求2所述的动态电压恢复及有源滤波电路，其特征在于，所述直流侧供能单元包括：相互并联的直流电压源、逆变子单元、隔离变压器和整流单元；
所述整流单元包括多个整流子单元，且一个所述整流子单元与一个所述子直流电压源并联。
4.根据权利要求3所述的动态电压恢复及有源滤波电路，其特征在于，所述逆变子单元包括并联的两条逆变支路，且每个所述逆变支路上均串联有两个逆变器。
5.一种轮换式级联H桥型动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述动态电压恢复及有源滤波方法应用设置在电网的主电路中的一种如权利要求1至4任一项所述的动态电压恢复及有源滤波电路实现，所述动态电压恢复及有源滤波方法包括：
将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置；
检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量；
若所述电压补偿量不为0，则根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警；
以及，若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元，则控制该级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿。
6.根据权利要求5所述的动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述将所述动态电压恢复及有源滤波电路进行初始化设置，包括：
将所述电压补偿轮换开关的初始状态设置为闭合状态；
以及，将所述电流补偿轮换开关、电压支路切换开关和电流支路切换开关的初始状态均设置为断开状态。
7.根据权利要求5所述的动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述检测电网当前的电网电压，并根据检测到的所述电网电压和预设的电网电压参考值，确定电网当前的电压补偿量，包括：
检测电网当前的电网电压；
以及，计算所述电网电压和预设的电网电压参考值的差值的绝对值，得到所述电压补偿量。
8.根据权利要求5所述的动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述根据所述电压补偿量所处的不同的阈值范围，控制不同数量的所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，或者，控制主电路跳闸并进行告警，包括：
判断所述电压补偿量所处的阈值范围，其中，所述阈值范围的编号个数与所述动态电压恢复及有源滤波电路中的级联H桥型逆变单元的总数W相等，且各阈值范围的上限值及下限值均随其编号依次递增；
若所述电压补偿量处于第N阈值范围内，则断开任意N个所述电压补偿轮换开关，并且闭合该N个电压补偿轮换开关两端的电压支路切换开关，使得该N个电压补偿轮换开关对应的N个所述级联H桥型逆变单元对主电路进行电压补偿，其中，N为正整数且1≤N≤M；
若所述电压补偿量未处于任何阈值范围内，则控制主电路跳闸并进行告警。
9.根据权利要求5所述的动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述若所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的级联H桥型逆变单元，则控制该级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿，包括：
若经判断得知动态电压恢复及有源滤波电路中存在未对电网进行电压补偿的闲置的级联H桥型逆变单元，则闭合对电网进行电压补偿的其他级联H桥型逆变单元的电流补偿轮换开关；
以及，闭合所述闲置的级联H桥型逆变单元的电流补偿轮换开关两端的两个电流支路切换开关，使得所述闲置的级联H桥型逆变单元对主电路进行谐波电流补偿。
10.根据权利要求5所述的动态电压恢复及有源滤波方法，其特征在于，所述动态电压恢复及有源滤波方法还包括：
若经检测获知所述动态电压恢复及有源滤波电路中存在发生故障的级联H桥型逆变单元，则判断是否全部的级联H桥型逆变单元均发生故障；
若是，则控制主电路跳闸并进行告警；
否则，关闭发生故障的级联H桥型逆变单元的工作信号，以及，断开该发生故障的级联H桥型逆变单元的电压支路切换开关及电流支路切换开关，并闭合该发生故障的级联H桥型逆变单元的电压补偿轮换开关和电流补偿轮换开关，并断开未发生故障的级联H桥型逆变单元的电压补偿轮换开关；重新检测所述动态电压恢复及有源滤波电路中是否存在发生故障的级联H桥型逆变单元。
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