CN201726134U - 一种混合型有源滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合型有源滤波器，包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源滤波器和无源滤波器，其特征在于：所述二次系统部分包括控制器和与其分别连接的扩展器、测量电路和驱动电路，所述有源滤波器和无源滤波器分别与所述扩展器连接，所述测量电路与电网连接，所述驱动电路分别与所述有源滤波器和无源滤波器连接。有源滤波器不承受电网交流电源的基波电压，装置容量小，有源滤波器和无缘滤波器混合使用，充分发挥有源和无源各自优点，使成套装置容量大、成本低、性能好。

Description

一种混合型有源滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种电力有源滤波器，具体地说，涉及一种混合型有源滤波器。

背景技术

近年来，谐波污染是电能质量中较为突出的问题，谐波的有效治理对电力系统和电力用户具有重要的意义。对于高电压、大容量谐波源，目前市场上主要采用LC无源滤波器(Passive Filter，PF)进行补偿，尽管它具有初期投资小、结构简单等优点，但其滤波性能对系统阻抗、频率等参数变化要求极其敏感，难以达到预期的滤波效果。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)虽然能克服PF存在的缺陷，但其安装容量则受开关器件水平的限制。将PF和APF相结合组成的混合型有源电力滤波器(Hy-brid Active Power Filter，HAPF)则可以弥补两者的不足，降低谐波补偿系统的初期投资，提高性价比，并实现了APF实用化及抑制谐波的目的。

混合型常见结构有3种：并联型APF与PF并联、APF与并联的PF串联、串联型APF与PF并联。在并联型APF与PF并联的结构中，APF补偿PF作用后残余的谐波电流，由于PF可滤除大部分谐波，因此所需的APF容量较小。但是电源与APF及APF与PF之间存在着谐波通道，特别是APF与PF之间的谐波通道很可能使APF的谐波电流流入PF及电网中其他节点连接的滤波电容中。由于大型供配电站通常希望在滤除谐波的同时进行无功功率补偿。采用并联型APF与PF串联的结构在变压器的耦合作用下，使基波无功电流流过APF。这样就增大了APF的容量，同时也必然增大实现变流器的技术难度和成本，从而限制了APF在大型变电站的应用。在串联型APF与PF并联的结构中，谐波基本由PF补偿，APF可视为一个可变阻抗，对基波的阻抗为0。对谐波呈现高阻抗，阻止谐波电流流入电网，同时还能抑制电网与PF可能产生的谐振，改善了PF的滤波特性，但其结构不易安装。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既补偿谐波又补偿无功的混合型有源滤波器，克服LC滤波器易受电网阻抗影响，易于电网阻抗发生谐振的缺点。

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：

一种混合型有源滤波器，包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源滤波器和无源滤波器，其特征在于：所述二次系统部分包括控制器和与其分别连接的扩展器、测量电路和驱动电路，所述有源滤波器和无源滤波器分别与所述扩展器连接，所述测量电路与电网连接，所述驱动电路分别与所述有源滤波器和无源滤波器连接。

作为对本技术方案的进一步限定，所述有源滤波器与一基波谐振电路并联，所述无源滤波器和电网连接。

作为对本技术方案的进一步限定，所述有源滤波器和一基波谐振电路并联，所述有源滤波器和所述无源滤波器均与电网连接。

作为对本技术方案的进一步限定，所述无源滤波器和电网的每一相连接，每一相滤波器均设有5次滤波器、7次滤波器和高通滤波器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述有源滤波器的主电路采用电力MOSFET模块或IGBT模块或者IGCT模块或者IPM模块构成自换相桥式电路。

作为对本技术方案的进一步限定，所述有源滤波器内设置的逆变电路，所述逆变电路与所述无源滤波器的连接采用平波电抗器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述驱动电路和所述有源滤波器采用光纤触发方式。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型一次系统部分的基波谐振电路的参数设计与有源滤波器准确匹配，基波谐振电路滤除基波无功电流，大大提高了有源滤波器的输出容量，无源滤波器能够滤除大部分谐波，其余的谐波由有源滤波器来滤除，装置的性能与相同容量的有源滤波效果相仿，但是成本大大降低，无源滤波器还能向电网中提供无功，实现了谐波治理和无功补偿一体化。二次系统部分控制器的结构采用了TMS320F2812+CPLD组合，主要是为了提高对信号的处理速度。为了提高控制器的可靠性，二次部分采用了扩展器，开关量的控制全由扩展器来管理，一是分担了控制器的控制量，增强控制器的性能；二是避免开关量对控制器的干扰；三是监测装置的开关量，能与其它装置兼容。所述驱动电路采用了光纤触发逆变电路的方式，把强电和弱电分开，增强了抗干扰性能，对于无源滤波器的控制，采用了PWM波触发晶闸管的方式，实现了过零投切的方式。有源滤波器不承受电网交流电源的基波电压，装置容量小，有源滤波器和无缘滤波器混合使用，充分发挥有源和无源各自优点，使成套装置容量大、成本低、性能好。

附图说明

图1为本实用新型一次系统部分的结构原理图。

图2为本实用新型二次系统部分的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体具体实施方式对本实用新型做更进一步的详细描述。

参见图1、图2，本实用新型包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源滤波器和无源滤波器，所述二次系统部分包括控制器和与其分别连接的扩展器、测量电路和驱动电路，所述有源滤波器和无源滤波器分别与所述扩展器连接，所述测量电路与电网连接，所述驱动电路分别与所述有源滤波器和无源滤波器连接。所述控制器的硬件结构采用TMS320F2812+CPLD组合，提高了数据处理的能力。所述扩展器的前端与无源滤波器和有源滤波器的一次开关的辅助触点连接，后端与控制器连接，所有的开关量均通过扩展器接入控制器。测量电路可通过电网上的PT、CT的二次端采集电压电流信号，测量电路对采集的信号高速计算，计算出电网中的谐波含量，然后把信号传输到控制器，控制器通过此数据控制有源滤波器和无源滤波器，统一控制，协调工作，达到治理谐波的目的。

所述有源滤波器与一基波谐振电路并联，所述无源滤波器和电网连接或者所述有源滤波器和所述无源滤波器均与电网连接。本实用新型把有源滤波器和无源滤波器结合起来，充分发挥二者的优势，用无源滤波器滤除量大的低次谐波，利用有源滤波器滤除其它的高次谐波，达到谐波治理的效果。有源滤波器通过无源滤波器接入电网，能大大提高有源滤波器的耐压性，使有源滤波器的性能大大提高，这样就可以使有源滤波器容量做得很小，逆变电路就可以采用电力MOSFET模块，进一步降低装置成本。与有源滤波器并联的基波谐振电路，能滤除基波的无功，基波的无功不再通过有源滤波器，大大提高了有源滤波器的输出容量，提高谐波治理的效果。有源滤波器和无源滤波器统一控制，具备三相分补和共补的功能，能抑制三相不平衡和电压的波动和闪变。

所述无源滤波器和电网的每一相连接，每一相滤波器均设有5次滤波器、7次滤波器和高通滤波器。所述有源滤波器的主电路采用电力全氧半场效晶体管(MOSFET)模块或绝缘栅双极型晶体管模块(IGBT)或者集成门极换流晶闸管模块(IGCT)或者智能功率模块(IPM)构成自换相桥式电路。

所述有源滤波器中的逆变电路与所述无源滤波器的连接采用平波电抗器。

所述驱动电路和所述有源滤波器采用光纤触发方式。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种混合型有源滤波器，包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源滤波器和无源滤波器，其特征在于：所述二次系统部分包括控制器和与其分别连接的扩展器、测量电路和驱动电路，所述有源滤波器和无源滤波器分别与所述扩展器连接，所述测量电路与电网连接，所述驱动电路分别与所述有源滤波器和无源滤波器连接。

2.根据权利要求1所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述有源滤波器与一基波谐振电路并联，所述无源滤波器和电网连接。

3.根据权利要求1所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述有源滤波器和一基波谐振电路并联，所述有源滤波器和所述无源滤波器均与电网连接。

4.根据权利要求1或2所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述无源滤波器和电网的每一相连接，每一相滤波器均设有5次滤波器、7次滤波器和高通滤波器。

5.根据权利要求1-3之一所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述有源滤波器的主电路采用电力MOSFET模块或IGBT模块或者IGCT模块或者IPM模块构成自换相桥式电路。

6.根据权利要求1所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述有源滤波器内设置的逆变电路，所述逆变电路与所述无源滤波器的连接采用平波电抗器。

7.根据权利要求1所述混合型有源滤波器，其特征在于，所述驱动电路和所述有源滤波器采用光纤触发方式。

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