CN112531712B - 一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置 - Google Patents

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CN112531712B CN202011424148.XA CN202011424148A CN112531712B CN 112531712 B CN112531712 B CN 112531712B CN 202011424148 A CN202011424148 A CN 202011424148A CN 112531712 B CN112531712 B CN 112531712B
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Abstract

本发明涉及一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置,利用并联电容器组中部分并联电容单元实现无源滤波装置的接入,利用变压器实现低压有源滤波装置接入无源滤波装置,利用无源滤波装置抑制高次谐波以及有源滤波装置补偿低次谐波,实现并联电容器组的谐波阻尼。通过无源滤波装置与有源滤波装置的混合结构实现对高低次谐波的有效治理,并且实现有功损耗减小、动态跟踪谐波变化、无功容量大、阻尼频带宽等优点。在降低电气设备成本的同时能够改善谐波治理效果。

Description

一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统谐波抑制技术领域,更具体地,涉及一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置。
背景技术
为应对长距离输电线路及感性负载无功损耗,减轻发电机发电容量压力,并联电容器组成为中低压配电装置中最常用的无功补偿装置,根据配电线路无功的动态变化,通过分组投切并联电容器组提高线路功率因数,从而提高线路输电能力,改善母线电压水平。电网负荷种类呈现多样性,节能灯、变压器、电动机等设备装设有铁芯线圈,铁芯饱和呈现非线性特性,会产生谐波电流;同时,电力电子技术发展迅速,晶闸管变流装置大量接入电网,晶闸管作为开关以一定规律通断交流电源,受变流装置接线结构和工作模式影响,谐波交织变化,导致电压、电流畸变严重。
谐波与并联电容器组相互作用,一方面,当谐波电流与流过电容器线路的基波电流相叠加,使得流过电容器电流有效值增加,势必会增加电流热效应,导致并联电容器组温度升高使缩短使用寿命;当基波电压与谐波电压叠加致使电压有效值尤其是峰值电压显著增大,承受过高电压会导致电容器被击穿,严重损坏补偿设备;另一方面,谐波环境下,并联电容器容抗值呈谐波次倍数下降,电力配电网系统侧等值电抗值呈倍数次上升,面对特定谐波环境时电容器回路可能与系统等值电抗发生并联谐振,导致谐波电流进一步放大,不仅损坏电容器等电气设备,还会严重威胁电力系统的安全稳定运行。
为抑制并联电容器组与谐波的相互作用对补偿装置及系统可靠运行带来的危害,提出多种谐波抑制技术,现有技术中常常采用串联电抗器方法以实现对不同频次谐波的阻尼抑制效果,其中串联电抗率数值视流向系统侧谐波含量而定;而与电容器形成的无源滤波支路常常采用单调谐滤波结构或二阶高通滤波结构,滤波效果较好,但基波有功损耗增大,且在抑制低次谐波时若采用无源滤波器,所需电抗率较大,因此出现基波无功容量损耗大、电抗器体积大、造价成本高等问题;另外,采用有源滤波技术,检测流入系统侧的谐波电流,通过控制IGBT等全控型元件生成反向补偿电流,可实现实时跟踪谐波电流与动态补偿;但有源滤波器结构复杂,控制流程繁琐,特别是对高次谐波的抑制若采用有源滤波器滤波,则要求全控性器件动作频率增加,导致控制难度增大,并且有源滤波器受其补偿容量限制,难以实现谐波完全补偿,使得在工程实践中的应用中具有局限性。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足,本发明的目的在于,提供一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置,综合有源滤波和无源滤波,减小无功补偿容量损耗和基波有功损耗,降低电气设备成本,改善谐波治理效果。
本发明采用如下的技术方案。
一种并联电容器组的谐波阻尼方法的步骤如下:
步骤1,采集无源滤波装置的第一电感单元和第二电感单元的电感值、并联电容器组的串联电抗率;基于第一电感单元和第二电感单元的电感值、串联电抗率,将并联电容器组的电容单元划分为无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元;
步骤2,利用谐波阻尼电容单元实现无源滤波装置的接入,利用变压器实现低压有源滤波装置接入无源滤波装置;
步骤3,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次,并通过配置无源滤波装置的电容单元和电感单元的阻抗值抑制流入交流系统的高次谐波;
步骤4,实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,采用反馈控制算法,生成当前周期的低次谐波的补偿电流;
步骤5,利用无源滤波装置抑制高次谐波以及低压有源滤波装置补偿低次谐波,实现并联电容器组的谐波阻尼。
优选地,
在步骤1中,无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元,满足如下关系式:
Xc10:Xc11=(W+1-Mk):Mk
式中
Xc10表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xc11表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
M表示第一电感单元电感值与第二电感单元电感值的比值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
优选地,
在步骤2中,低压有源滤波器的额定电压为380V。
优选地,
步骤3包括:
步骤3.1,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次;
步骤3.2,在流入交流系统侧的主要频次谐波下,根据并联电容器组的无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值;
步骤3.3,在电网基波频率下,根据并联电容器组的串联电抗率,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值;
步骤3.4,在电网基波频率下,按照阻尼电阻单元不承受基波电压的要求,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值;
步骤3.5,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值以及有源滤波装置的容量,设置第一电感单元的电感值与第二电感单元的电感值。
优选地,
在步骤3.1中,流入交流系统的主要频次谐波包括高次谐波和低次谐波;
高次谐波包括11次谐波、13次谐波、15次谐波和17次谐波;
低次谐波包括3次谐波和5次谐波。
优选地,
在步骤3.2中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
XLn1+XLn2-(Xcn1+Xcn0)=0
式中,
XLn1表示主要谐波频率n下的第一电感单元的阻抗值,
XLn2表示主要谐波频率n下的第二电感单元的阻抗值,
Xcn0表示主要谐波频率n下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xcn1表示主要谐波频率n下的谐波阻尼电容单元的阻抗值。
优选地,
在步骤3.3中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
(XL11+XL12)=k×(Xc11+Xc10)
式中,
XL11表示基波频率下的第一电感单元的阻抗值,
XL12表示基波频率下的第二电感单元的阻抗值,
Xc10表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xc11表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
优选地,
在步骤3.4中,无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值满足XL11=Xc11
优选地,
在步骤3.5中,第一电感单元的电感值L1与第二电感单元的电感值L2满足L1:L2=M:1,其中,M=4。
优选地,
步骤4包括:
步骤4.1,在当前周期下,利用低压有源滤波装置中的谐波电流检测模块实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率;
步骤4.2,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用低压有源滤波装置中的控制模块,采取反馈控制算法得到控制逻辑;
步骤4.3,根据控制逻辑,利用驱动模块向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
一种并联电容器组的谐波阻尼装置包括:无源滤波装置、变压器、低压有源滤波装置;
无源滤波装置与并联电容器组的谐波阻尼电容单元串联连接;无源滤波装置接入变压器的高压侧,低压有源滤波装置接入变压器的低压侧。
优选地,
无源滤波装置采用三相星形连接方式,每相电路包括:第一电感单元、第二电感单元、阻尼电阻单元;
每相电路中,第一电感单元与对应相的谐波阻尼电容单元串联连接后,再与阻尼电阻单元并联连接;第一电感单元和阻尼电阻单元均通过第二电感单元实现星形连接。
优选地,
低压有源滤波装置包括:谐波电流检测模块、控制模块、驱动模块及有源滤波模块;
谐波电流检测模块实时采集当前周期的交流系统侧的三相谐波电流并发送给控制模块;控制模块结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用反馈控制算法得到控制逻辑;驱动模块根据控制逻辑向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
优选地,
变压器的高压侧和低压侧均采用星形连接;
变压器的高压侧各相绕组分别与对应相上的第二电感单元并联连接。
变压器的低压侧各相绕组分别与控制模块的对应相上的谐波电流输入端连接。
优选地,
并联电容器组的电容单元包括:A相无功补偿电容单元、B相无功补偿电容单元、C相无功补偿电容单元、A相谐波阻尼电容单元、B相谐波阻尼电容单元、C相谐波阻尼电容单元;
各相无功补偿电容单元与各相谐波阻尼电容单元串联连接;
各相无功补偿电容单元和各相谐波阻尼电容单元均采用多个电容器先并联再串联的电路结构。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,通过无源滤波装置与有源滤波装置的混合结构实现对高低次谐波的有效治理,并且实现有功损耗减小、动态跟踪谐波变化、无功容量大、阻尼频带宽等优点,具体如下:
(1)有功损耗减小:无源LC支路中电感与电容在基波下串联谐振,阻尼电阻不承受基波电压,因此无基波有功损耗,电能利用效率提高,仅在主要频次谐波下承受电感、电容的并联电压值,阻尼电阻耐压值无需太高,制造成本降低,技术难度降低。
(2)动态跟踪谐波变化:有源滤波装置的全控型器件规律性动作生成谐波补偿电流后,为应对系统中谐波电流含量波动变化,控制模块实时采集谐波电流并与补偿电流比较,通过反馈控制,利用优化算法动态跟踪系统侧谐波电流变化,实现最优谐抑制效果。
(3)无功容量大,阻尼频带宽:兼顾系统侧多频次谐波电流的交织变化,无源滤波、有源滤波分别承担不同频率谐波电流抑制任务,其中无源滤波支路主要抑制高次谐波,高次谐波所需串抗率低,串联电抗器容量小,设备造价显著降低;同时选择阻尼电阻值使无源回路阻抗特性接近二阶高通滤波,对更高次谐波具有一定抑制作用。
(4)技术难度降低:有源滤波器通过小型变压器并联于小电感上,所需设备容量相对较低。经变压器降压后,设备承受电压值显著降低,设备制造难度降低。同时主要承担低次谐波补偿功能,开关器件动作频率低,控制难度不高,技术上容易实现。
附图说明
图1为本发明并联电容器组的谐波阻尼方法的流程图;
图2为本发明并联电容器组的谐波阻尼装置的电路示意图;
图3为本发明并联电容器组的谐波阻尼装置中无源滤波装置的等效电路图;
图4为本发明并联电容器组的谐波阻尼装置中无源滤波装置在不同阻尼电阻值下的谐波阻尼特性曲线图;
图5为本发明并联电容器组的谐波阻尼装置中并联电容器组的内部接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1,并联电容器组的谐波阻尼方法的步骤如下:
步骤1,采集无源滤波装置的第一电感单元和第二电感单元的电感值、并联电容器组的串联电抗率;基于第一电感单元和第二电感单元的电感值、串联电抗率,将并联电容器组的电容单元划分为无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元。
具体地,
在步骤1中,无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元,满足如下关系式:
Xc10:Xc11=(M+1-Mk):Mk
式中
Xc10表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xc11表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
M表示第一电感单元电感值与第二电感单元电感值的比值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
步骤2,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次,并通过配置无源滤波装置的电容单元和电感单元的阻抗值抑制流入交流系统的高次谐波。
具体地,
在步骤2中,低压有源滤波器的额定电压为380V。本优选实施例中,谐波阻尼装置连接于10kV并联电容器组,因此变压器的电压变比为10kV/0.4kV。
步骤3,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次,并通过配置无源滤波装置的电容单元和电感单元的阻抗值抑制流入交流系统的高次谐波。
本优选实施例中的无源滤波装置、变压器和低压有源滤波装置如图2所示,无源滤波装置的等效电路如图3所示,图中,其中Xsn、Xcn0、Xcn1、XLn1、XLn2分别为交流系统侧、无功补偿电容单元C0、谐波阻尼电容单元C1、第一电感单元L1、第二电感单元L2在主要谐波频率n下的阻抗值,iLn、ic分别表示谐波源的谐波电流和有源滤波装置的谐波补偿电流。
具体地,
步骤3包括:
步骤3.1,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次。
具体地,
在步骤3.1中,流入交流系统的主要频次谐波包括高次谐波和低次谐波;
高次谐波包括11次谐波、13次谐波、15次谐波和17次谐波;
低次谐波包括3次谐波和5次谐波。
步骤3.2,在流入交流系统侧的主要频次谐波下,根据并联电容器组的无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值。
具体地,
在步骤3.2中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
XLn1+XLn2-(Xcn1+Xcn0)=0
式中,
XLn1表示主要谐波频率n下的第一电感单元的阻抗值,
XLn2表示主要谐波频率n下的第二电感单元的阻抗值,
Xcn0表示主要谐波频率n下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xcn1表示主要谐波频率n下的谐波阻尼电容单元的阻抗值。
步骤3.3,在电网基波频率下,根据并联电容器组的串联电抗率,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值。
具体地,
在步骤3.3中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
(XL11+XL12)=k×(Xc11+Xc10)
式中,
XL11表示基波频率下的第一电感单元的阻抗值,
XL12表示基波频率下的第二电感单元的阻抗值,
Xc10表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Xc11表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
步骤3.4,在电网基波频率下,按照阻尼电阻单元不承受基波电压的要求,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值。
具体地,
在步骤3.4中,无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值满足XL11=Xc11
步骤3.5,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值以及有源滤波装置的容量,设置第一电感单元的电感值与第二电感单元的电感值。
具体地,
在步骤3.5中,第一电感单元的电感值L1与第二电感单元的电感值L2满足L1:L2=M:1,其中,M=4。
本优选实施例中,当阻尼电阻单元取值不同电阻值时,无源滤波装置的谐波阻尼特性如图4所示。从图4可见,阻尼电阻单元的电阻值较大时,无源滤波装置呈现单调谐滤波器特性,适当减小阻尼电阻单元的电阻值,可提高阻尼带宽,通过调整阻尼电阻单元的电阻值使得谐波阻尼特性趋向于二阶高通滤波性能,可抑制交流系统侧主要次数及以上谐波电流。
步骤4,实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,采用反馈控制算法,生成当前周期的低次谐波的补偿电流。
具体地,
步骤4包括:
步骤4.1,在当前周期下,利用低压有源滤波装置中的谐波电流检测模块实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率;
步骤4.2,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用低压有源滤波装置中的控制模块,采取反馈控制算法得到控制逻辑;
步骤4.3,根据控制逻辑,利用驱动模块向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
步骤5,利用无源滤波装置抑制高次谐波以及低压有源滤波装置补偿低次谐波,实现并联电容器组的谐波阻尼。
如图2,并联电容器组的谐波阻尼装置包括:无源滤波装置、变压器、有源滤波装置。
无源滤波装置与并联电容器组的谐波阻尼电容单元串联连接;无源滤波装置接入变压器的高压侧,低压有源滤波装置接入变压器的低压侧。
具体地,
无源滤波装置采用三相星形连接方式,每相电路包括:第一电感单元、第二电感单元、阻尼电阻单元;
每相电路中,第一电感单元与对应相的谐波阻尼电容单元串联连接后,再与阻尼电阻单元并联连接;第一电感单元和阻尼电阻单元均通过第二电感单元实现星形连接。
具体地,
低压有源滤波装置包括:谐波电流检测模块、控制模块、驱动模块及有源滤波模块;
谐波电流检测模块实时采集当前周期的交流系统侧的三相谐波电流并发送给控制模块;控制模块结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用反馈控制算法得到控制逻辑;驱动模块根据控制逻辑向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
具体地,
变压器的高压侧和低压侧均采用星形连接;
变压器的高压侧各相绕组分别与对应相上的第二电感单元并联连接。
变压器的低压侧各相绕组分别与控制模块的对应相上的谐波电流输入端连接。
具体地,
如图5,并联电容器组的电容单元包括:A相无功补偿电容单元、B相无功补偿电容单元、C相无功补偿电容单元、A相谐波阻尼电容单元、B相谐波阻尼电容单元、C相谐波阻尼电容单元;
各相无功补偿电容单元与各相谐波阻尼电容单元串联连接;
各相无功补偿电容单元和各相谐波阻尼电容单元均采用多个电容器先并联再串联的电路结构。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,通过无源滤波装置与有源滤波装置的混合结构实现对高低次谐波的有效治理,并且实现有功损耗减小、动态跟踪谐波变化、无功容量大、阻尼频带宽等优点,具体如下:
(1)有功损耗减小:无源LC支路中电感与电容在基波下串联谐振,阻尼电阻不承受基波电压,因此无基波有功损耗,电能利用效率提高,仅在主要频次谐波下承受电感、电容的并联电压值,阻尼电阻耐压值无需太高,制造成本降低,技术难度降低。
(2)动态跟踪谐波变化:有源滤波装置的全控型器件规律性动作生成谐波补偿电流后,为应对系统中谐波电流含量波动变化,控制模块实时采集谐波电流并与补偿电流比较,通过反馈控制,利用优化算法动态跟踪系统侧谐波电流变化,实现最优谐抑制效果。
(3)无功容量大,阻尼频带宽:兼顾系统侧多频次谐波电流的交织变化,无源滤波、有源滤波分别承担不同频率谐波电流抑制任务,其中无源滤波支路主要抑制高次谐波,高次谐波所需串抗率低,串联电抗器容量小,设备造价显著降低;同时选择阻尼电阻值使无源回路阻抗特性接近二阶高通滤波,对更高次谐波具有一定抑制作用。
(4)技术难度降低:有源滤波器通过小型变压器并联于小电感上,所需设备容量相对较低。经变压器降压后,设备承受电压值显著降低,设备制造难度降低。同时主要承担低次谐波补偿功能,开关器件动作频率低,控制难度不高,技术上容易实现。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施示例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
所述并联电容器组的谐波阻尼方法的步骤如下:
步骤1,采集无源滤波装置的第一电感单元和第二电感单元的电感值、并联电容器组的串联电抗率;基于第一电感单元和第二电感单元的电感值、串联电抗率,将并联电容器组的电容单元划分为无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元;每相电路包括:无功补偿电容单元、谐波阻尼电容单元、第一电感单元、第二电感单元和阻尼电阻单元,其中,无功补偿电容单元与谐波阻尼电容单元串联;谐波阻尼电容单元与第一电感单元串联后再与阻尼电阻单元并联;第一电感单元和阻尼电阻单元均与第二电感单元串联;三相电路采用星形接线;
步骤2,每相电路中,将第二电感单元与变压器的高压侧绕组并联连接,将低压有源滤波装置与变压器的低压侧绕组并联连接,利用变压器实现低压有源滤波装置接入到无源滤波装置中;
步骤3,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次,并通过配置并联电容器组的无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元以及无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值抑制流入交流系统的高次谐波;
步骤4,实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,采用反馈控制算法,生成当前周期的低次谐波的补偿电流;
步骤5,利用无源滤波装置抑制高次谐波以及低压有源滤波装置补偿低次谐波,实现并联电容器组的谐波阻尼。
2.根据权利要求1所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤1中,所述无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元,满足如下关系式:
Figure 768137DEST_PATH_IMAGE001
式中
Figure 870085DEST_PATH_IMAGE002
表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Figure 642869DEST_PATH_IMAGE003
表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
M表示第一电感单元电感值与第二电感单元电感值的比值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
3.根据权利要求1所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤2中,所述低压有源滤波器的额定电压为380V。
4.根据权利要求1所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
步骤3包括:
步骤3.1,实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次;
步骤3.2,在流入交流系统侧的主要频次谐波下,根据并联电容器组的无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值;
步骤3.3,在电网基波频率下,根据并联电容器组的串联电抗率,配置无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值;
步骤3.4,在电网基波频率下,按照阻尼电阻单元不承受基波电压的要求,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值,配置无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值;
步骤3.5,根据谐波阻尼电容单元的阻抗值以及有源滤波装置的容量,设置第一电感单元的电感值与第二电感单元的电感值。
5.根据权利要求4所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤3.1中,所述流入交流系统的主要频次谐波包括高次谐波和低次谐波;
所述高次谐波包括11次谐波、13次谐波、15次谐波和17次谐波;
所述低次谐波包括3次谐波和5次谐波。
6.根据权利要求4所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤3.2中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
Figure 839364DEST_PATH_IMAGE004
式中,
Figure 154939DEST_PATH_IMAGE005
表示主要谐波频率n下的第一电感单元的阻抗值,
Figure 21264DEST_PATH_IMAGE006
表示主要谐波频率n下的第二电感单元的阻抗值,
Figure 671557DEST_PATH_IMAGE007
表示主要谐波频率n下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Figure 156896DEST_PATH_IMAGE008
表示主要谐波频率n下的谐波阻尼电容单元的阻抗值。
7.根据权利要求4所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤3.3中,无源滤波装置中第一电感单元和第二电感单元的阻抗值,满足如下关系式:
Figure 451611DEST_PATH_IMAGE009
式中,
Figure 870261DEST_PATH_IMAGE010
表示基波频率下的第一电感单元的阻抗值,
Figure 493003DEST_PATH_IMAGE011
表示基波频率下的第二电感单元的阻抗值,
Figure 906667DEST_PATH_IMAGE012
表示基波频率下的无功补偿电容单元的阻抗值,
Figure 180523DEST_PATH_IMAGE003
表示基波频率下的谐波阻尼电容单元的阻抗值,
k表示并联电容器组的串联电抗率。
8.根据权利要求4所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤3.4中,无源滤波装置中第一电感单元的阻抗值满足
Figure 795175DEST_PATH_IMAGE013
9.根据权利要求4所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
在步骤3.5中,第一电感单元的电感值
Figure 29847DEST_PATH_IMAGE014
与第二电感单元的电感值
Figure 106256DEST_PATH_IMAGE015
满足
Figure 250930DEST_PATH_IMAGE016
,其中,
Figure 895538DEST_PATH_IMAGE017
10.根据权利要求1所述的并联电容器组的谐波阻尼方法,其特征在于,
步骤4包括:
步骤4.1,在当前周期下,利用低压有源滤波装置中的谐波电流检测模块实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率;
步骤4.2,结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用低压有源滤波装置中的控制模块,采取反馈控制算法得到控制逻辑;
步骤4.3,根据控制逻辑,利用驱动模块向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
11.实现权利要求1至10任一项所述的并联电容器组的谐波阻尼方法的并联电容器组的谐波阻尼装置,其特征在于,
所述并联电容器组的谐波阻尼装置包括:无源滤波装置、变压器、低压有源滤波装置;
所述无源滤波装置与并联电容器组的谐波阻尼电容单元串联连接;无源滤波装置接入变压器的高压侧,低压有源滤波装置接入变压器的低压侧。
12.根据权利要求11所述的并联电容器组的谐波阻尼装置,其特征在于,
所述无源滤波装置采用三相星形连接方式,每相电路包括:第一电感单元、第二电感单元、阻尼电阻单元;
每相电路中,第一电感单元与对应相的谐波阻尼电容单元串联连接后,再与阻尼电阻单元并联连接;第一电感单元和阻尼电阻单元均通过第二电感单元实现星形连接。
13.根据权利要求11所述的并联电容器组的谐波阻尼装置,其特征在于,
所述低压有源滤波装置包括:谐波电流检测模块、控制模块、驱动模块及有源滤波模块;
谐波电流检测模块实时采集当前周期的交流系统侧的三相谐波电流并发送给控制模块;控制模块结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流,利用反馈控制算法得到控制逻辑;驱动模块根据控制逻辑向有源滤波模块发出开关驱动信号以生成当前周期下的低次谐波的补偿电流。
14.根据权利要求11至13所述的并联电容器组的谐波阻尼装置,其特征在于,
所述变压器的高压侧和低压侧均采用星形连接;
变压器的高压侧各相绕组分别与对应相上的第二电感单元并联连接;
变压器的低压侧各相绕组分别与控制模块的对应相上的谐波电流输入端连接。
15.根据权利要求11所述的并联电容器组的谐波阻尼装置,其特征在于,
所述并联电容器组的电容单元包括:A相无功补偿电容单元、B相无功补偿电容单元、C相无功补偿电容单元、A相谐波阻尼电容单元、B相谐波阻尼电容单元、C相谐波阻尼电容单元;
各相无功补偿电容单元与各相谐波阻尼电容单元串联连接;
各相无功补偿电容单元和各相谐波阻尼电容单元均采用多个电容器先并联再串联的电路结构。
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