CN202384762U - 一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置 - Google Patents

一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置 Download PDF

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宁文辉
刘路
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楚红波
刘鹏
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王刚
侯桂兵
孙娟
王逸超
谢宁
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Abstract

本实用新型公开了一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置。该装置包括有无源电力滤波器和有源电力滤波器两大部分；无源电力滤波器由n个无源电力滤波器构成，有源电力滤波器由DSP控制器、逆变器和电感L0构成。整个成套装置设有35kV电源us、系统阻抗Zs、非线性负载、n个无源电力滤波器组、耦合变压器、附加电感La、电感L0、逆变器和DSP控制器；其中n个无源电力滤波器组由第一个无源电力滤波器组～第n个无源电力滤波器组构成，每一个无源电力滤波器组设有电感L和电容C。本实用新型的优点是：能显著的降低有源逆变器部分承受的基波电压，降低有源电力滤波器APF的容量，从而使有源电力滤波器APF可以很好的应用到电网变电站的35kV高压系统中，并具有很好的补偿效果。

Description

一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置
技术领域
本实用新型涉及一种电网谐波有源滤波装置，具体是一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置。 
背景技术
随着现代工业的发展，由于电力电子装置的大量应用，工业电网中非线性负载越来越多，严重影响了工业用电的质量；另一方面企业对用电质量要求越来越高。这二者形成严重的矛盾，使得谐波问题引起人们越来越多的关注。 
目前在治理谐波的措施中，主要的解决方法是装设电力滤波器，包括无源电力滤波器和有源电力滤波器两种。目前广泛应用的是无源电力滤波器，它利用电感、电容元件对某次谐波谐振的特性，在阻抗分流回路中形成低阻抗支路，减小流向电网的谐波电流。无源电力滤波器虽然成本低、技术成熟，可补偿无功功率，但其只能滤除特定次频率谐波且受滤波器参数影响较大，而且可能与系统阻抗发生串联或并联谐振，从而使装置无法正常运行。 
有源电力滤波器是通过向电网注入一定补偿电流来抵消负载所产生的谐波电流的主动式滤波装置，其应用可克服LC无源电力滤波器等传统的谐波抑制方法的缺点，既可补偿非线性负荷产生的高次谐波，又能自动适应电网阻抗和频率的快速变化，并且具有高可控性和快速响应性。单独使用的有源电力滤波器APF因其成本过高且自关断器件的容量有限，很难应用到高压系统中。 
近年来，结合无源电力滤波器和有源电力滤波器优点的混合型有源电力 滤波器成为研究的热点话题。在这种电力滤波器中，无源电力滤波器承担大部分的谐波滤除工作，而让有源电力滤波器滤除变化较快的部分谐波并有效抑制无源电力滤波器跟电网之间的谐振。混合型有源电力滤波器取两者之长，避免它们的短处，是当前中、高电压大功率有源电力滤波器的必然途径。 
实用新型内容
为了解决工程上有源电力滤波器难以应用到中、高压系统中的问题，本实用新型提供了一种适用于35kV电网的并联混合型电网谐波有源滤波成套装置，它能显著的降低有源逆变器部分承受的基波电压，降低有源电力滤波器APF的容量，从而使有源电力滤波器APF可以很好的应用到电网变电站的35kV高压系统中，并具有很好的补偿效果。 
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是： 
一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置，该装置包括有无源电力滤波器和有源电力滤波器两大部分；无源电力滤波器由n个无源电力滤波器组构成，有源电力滤波器由DSP控制器、逆变器和电感L0构成； 
1.整个成套装置设有35kV电源us、系统阻抗Zs、非线性负载、n个无源电力滤波器组、耦合变压器、附加电感La、电感L0、逆变器和DSP控制器；其中n个无源电力滤波器组由第一个无源电力滤波器组～第n个无源电力滤波器组构成，每一个无源电力滤波器组设有电感L和电容C； 
2.各部件的连接关系： 
每一个无源电力滤波器组的电感L和电容C串联； 
35kV电源us的A、B、C三相分别与系统阻抗Zs串联后依次与第一个无源电力滤波器组～第n个无源电力滤波器组的电容C1～电容Cn连接； 
耦合变压器的原边与第一个无源电力滤波器组的电感L1串联； 
耦合变压器的副边与附加电感La并联后与电感L0连接； 
电感L0与逆变器连接；DSP控制器与逆变器控制管角连接； 
最后35kV电源Us的A、B、C三相与非线性负载串联。 
本实用新型的有益效果是： 
1)本实用新型有源逆变器部分承受的基波电压很低，降低了有源电力滤波器APF的容量，从而降低了整套补偿装置的成本。 
2)当有源电力滤波器过电流或故障时，借助于快速熔断器，有源电力滤波器APF可以迅速脱离整个滤波系统，而零偏无源电力滤波器和附加电感La组成的滤波系统还可以正常工作，不至于对电网造成大的冲击，具有很好的实用价值。 
附图说明
图1为本实用新型电路结构示意图。 
图中：35kV电源us1，系统阻抗Zs2，非线性负载3，第一个无源电力滤波器组4，第一个无源电力滤波器组的电感电容参数为L1、C1，第二个无源电力滤波器组5，第二个无源电力滤波器组的电感电容参数为L2、C2，第n个无源电力滤波器组6，第n个无源电力滤波器组的电感电容参数为Ln、Cn，，电感L0 7，逆变器8，耦合变压器9，附加电感La 10，DSP控制器11。 
具体实施方式
本实用新型的工作原理是：附加电感La的基波阻抗与串联的一组无源电力滤波器的基波阻抗相比很小，从而显著降低有源逆变器部分承受的基波电压，降低有源电力滤波器APF的容量。耦合变压器起到隔离、匹配逆变器的电压电流容量的作用。谐波和无功功率主要由无源电力滤波器补偿，而有源电力滤波器的作用是改善无源电力滤波器的滤波特性和抑制电网与无源电力滤波器 之间可能发生的谐振。 
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 
本实用新型结构如图1所示， 
本实用新型的整个装置设有35kV电源us1，系统阻抗Zs2，非线性负载3，n个无源电力滤波器组，第一个无源电力滤波器组4、第二个无源电力滤波器组5，第n个无源电力滤波器组6，耦合变压器9，附加电感La 10，电感L0 7，逆变器8和DSP控制器17。其中：每一个无源电力滤波器组设有电感。 
2.各部件的连接关系： 
1)每一个无源电力滤波器组，如第一个无源电力滤波器组4的电感L1与电容C1连接。 
2)35kV电源us1的A、B、C三相分别与系统阻抗Zs 2串联后依次与第一个无源电力滤波器组4、第二个无源电力滤波器组5～第n个无源电力滤波器组6的电容C1、电容C2～电容Cn连接； 
3)耦合变压器9的原边与第一个无源电力滤波器组4的电容C1连接，耦合变压器9的副边与附加电感La 10并联后与电感L0 7连接。 
4)电感L0 7与逆变器8串联；DSP控制器11与逆变器8的控制管角连接。 
附加电感La的基波阻抗与串联的一组无源电力滤波器的基波阻抗相比很小，从而降低有源逆变器部分承受的基波电压，降低有源电力滤波器的容量。耦合变压器起到隔离、匹配逆变器的电压电流容量的作用。有源电力滤波器被控制为一个谐波电流源。因此，基波无功电流被强迫流过附加电感La，有源电力滤波器APF中只流过谐波电流。 
除了与附加电感La串联的那组无源电力滤波器被配置为纯调谐外，其余各组无源电力滤波器的电感应有3％～5％的偏谐，以消除电网背景谐波电压对无源电力滤波器的不利影响。 
谐波和无功功率主要由无源电力滤波器补偿，而有源电力滤波器的作用是改善无源电力滤波器的滤波特性和抑制电网与无源电力滤波器之间可能发生的谐振。 
DSP控制器检测逆变器的输出电流ia、ib、ic和逆变器直流侧电压udc，通过控制逆变器的大功率智能驱动模块的开通和关断，实现逆变器直流侧电压的稳定和逆变器输出电流的跟踪控制。 
当有源电力滤波器的逆变器输出电流过电流或逆变器故障时，借助于快速熔断器，有源电力滤波器可以迅速脱离整个滤波系统，而纯调谐无源电力滤波器和附加电感La组成的滤波系统还可以正常工作，不至于对电网造成大的冲击。 

Claims (1)

1.一种35kV并联混合型电网谐波有源滤波成套装置，其特征在于，该装置包括有无源电力滤波器和有源电力滤波器两大部分；无源电力滤波器由n个无源电力滤波器构成，有源电力滤波器由DSP控制器、逆变器和电感L0构成；
1)整个成套装置设有35kV电源us、系统阻抗Zs、非线性负载、n个无源电力滤波器组、耦合变压器、附加电感La、电感L0、逆变器和DSP控制器；其中：n个无源电力滤波器组由第一个无源电力滤波器组～第n个无源电力滤波器组构成，每一个无源电力滤波器组设有电感L和电容C；
2)各部件的连接关系：
每一个无源电力滤波器组的电感L和电容C串联；
35kV电源us的A、B、C三相分别与系统阻抗Zs串联后依次与第一个无源电力滤波器组～第n个无源电力滤波器组的电容C1～电容Cn连接；
耦合变压器的原边与第一个无源电力滤波器组的电感L1串联；
耦合变压器的副边与附加电感La并联后与电感L0连接；
电感L0与逆变器连接；DSP控制器与逆变器控制管角连接；
最后35kV电源Us的A、B、C三相与非线性负载串联。 
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CN112054537A (zh) * 2020-09-25 2020-12-08 国家电网有限公司 同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器及控制、设计方法

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