CN204928130U - 一种带分时存能的高压有源滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带分时存能的高压有源滤波装置，连接于电网与非线性负载之间，包括H桥高压滤波单元，还包括升压电路、滤波电容、分时储能模块、整流电路和数字控制电路，所述H桥高压滤波单元与电网连接，所述滤波电容、升压电路依次并联在H桥高压滤波单元的直流侧两端，所述升压电路、分时储能模块、整流电路、电网依次连接，所述数字控制电路分别连接电网、H桥高压滤波单元和分时储能模块；在用电低谷期，分时储能模块通过整流电路将电网富余的电能存储起来；在用电高峰期，分时储能模块将储存的电能通过升压电路升压后供H桥高压滤波单元直流侧使用。与现有技术相比，本实用新型具有充分利用电能、节约综合用电成本等优点。

Description

一种带分时存能的高压有源滤波装置

技术领域

本实用新型涉及一种有源滤波装置，尤其是涉及一种带分时存能的高压有源滤波装置。

背景技术

近年来，电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已被人们越来越重视。谐波污染对电力系统和用电设备的危害是严重的，主要表现在如下几个方面：

1、增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失；

2、引起无功补偿电容器组谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行；

3、产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；

4、由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化；

5、谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命；

6、3的倍数次谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。

有源电力滤波器是改善电能质量的最好选择之一，因此发展非常迅速。有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置。但目前的有源电力滤波器的功能比较单一，除了对负载谐波电流进行补偿外，仅能够对无功功率进行适当的补偿。

实用新型内容

本实用新型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充分利用电能、节约综合用电成本的带分时存能的高压有源滤波装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带分时存能的高压有源滤波装置，连接于电网与非线性负载之间，包括H桥高压滤波单元，还包括升压电路、滤波电容、分时储能模块、整流电路和数字控制电路，所述H桥高压滤波单元与电网连接，所述滤波电容、升压电路依次并联在H桥高压滤波单元的直流侧两端，所述升压电路、分时储能模块、整流电路、电网依次连接，所述数字控制电路分别连接电网、H桥高压滤波单元和分时储能模块。

所述分时储能模块包括相连接的储能单元和能量控制器，所述储能单元分别连接升压电路和整流电路，所述能量控制器与数字控制电路连接。

所述储能单元包括蓄电池组或超级电容。

所述数字控制电路包括电能采集器、DSP芯片和PWM隔离驱动器，所述电能采集器与电网连接，所述DSP芯片分别连接电能采集器、PWM隔离驱动器和能量控制器，所述PWM隔离驱动器与H桥高压滤波单元连接。

所述整流电路包括AC/DC变压器。

所述H桥高压滤波单元由多个基本H桥单元串联而成。

所述升压电路包括储能电感、功率开关和二极管，所述功率开关和二极管串联后并联于滤波电容两端，所述储能电感一端连接在功率开关与二极管连接的一端，储能电感另一端和功率开关另一端均与分时储能模块连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型在有源滤波装置中增加了分时储能模块，由DSP芯片通过能量控制器对储能情况进行控制，在用电低谷时将电存储起来，用电高峰时再将电送出去，达到平衡电力负荷的目的；同时分时储能也可节约综合用电成本，在低成本时吸收电能，在高峰时释放，获得峰谷电价差带来的经济利益。

(2)本实用新型在启动时直流侧电压的建立也可以发挥重要作用，从而简化补偿装置的启动，有利于滤波装置的稳定运行。

(3)本实用新型设置的分时储能模块可在滤波装置直流侧电容故障时，可以暂时为滤波装置提供直流电压支撑，提高系统保护冗余。

(4)该分时储能模块也可以用来控制级联装置相内直流侧的平衡。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型H桥高压滤波单元的结构示意图；

图3为本实用新型升压电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种带分时存能的高压有源滤波装置，连接于电网1与非线性负载2之间，包括H桥高压滤波单元3，还包括滤波电容4、升压电路5、分时储能模块6、整流电路7和数字控制电路，H桥高压滤波单元3与电网1连接，滤波电容4、升压电路5依次并联在H桥高压滤波单元3的直流侧两端，升压电路5、分时储能模块6、整流电路7、电网1依次连接，数字控制电路分别连接电网1、H桥高压滤波单元3和分时储能模块6。

分时储能模块6包括相连接的储能单元和能量控制器，储能单元分别连接升压电路和整流电路，能量控制器与数字控制电路连接。储能单元包括蓄电池组或超级电容，并由能量控制器控制其进行能量储存、释放。

数字控制电路包括电能采集器、DSP芯片和PWM隔离驱动器，电能采集器与电网连接，DSP芯片分别连接电能采集器、PWM隔离驱动器和能量控制器，PWM隔离驱动器与H桥高压滤波单元连接，DSP芯片根据电能采集器的采集结果，通过PWM隔离驱动器发送PWM信号给H桥高压滤波单元的内部IGBT，控制其产生一个和负载谐波电流大小相等、方向相反的电流注入到电网中，达到滤波的目的，同时控制能量控制器的控制信号。

整流电路7包括AC/DC变压器。

如图2所示，H桥高压滤波单元3由多个基本H桥单元串联而成。该高压滤波单元主要用于三相三线制的6kV、10kV配电网。对于H桥级联型高压有源电力补偿装置来说，每相由多个结构完全相同的基本H桥单元串联构成，由多个基本单元分担系统电压，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，因此级联方式很容易实现中高压和大容量输出。

如图3所示，升压电路5包括储能电感51、功率开关52和二极管53，功率开关52和二极管53串联后并联于滤波电容4两端，储能电感51一端连接在功率开关52与二极管53连接的一端，储能电感51另一端和功率开关52另一端均与分时储能模块6连接。

上述带分时存能的高压有源滤波装置工作时，在用电低谷期，分时储能模块通过整流电路将电网富余的电能存储起来；在用电高峰期，分时储能模块将储存的电能通过升压电路升压后供H桥高压滤波单元直流侧使用，从而消除昼夜间峰谷差，使电力设备可以得到更有效的利用。另外促进可再生能源的应用和分布式发电技术的推广，降低对常规能源的消耗。

Claims (7)

1.一种带分时存能的高压有源滤波装置，连接于电网与非线性负载之间，包括H桥高压滤波单元，其特征在于，还包括升压电路、滤波电容、分时储能模块、整流电路和数字控制电路，所述H桥高压滤波单元与电网连接，所述滤波电容、升压电路依次并联在H桥高压滤波单元的直流侧两端，所述升压电路、分时储能模块、整流电路、电网依次连接，所述数字控制电路分别连接电网、H桥高压滤波单元和分时储能模块。

2.根据权利要求1所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述分时储能模块包括相连接的储能单元和能量控制器，所述储能单元分别连接升压电路和整流电路，所述能量控制器与数字控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述储能单元包括蓄电池组或超级电容。

4.根据权利要求2所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述数字控制电路包括电能采集器、DSP芯片和PWM隔离驱动器，所述电能采集器与电网连接，所述DSP芯片分别连接电能采集器、PWM隔离驱动器和能量控制器，所述PWM隔离驱动器与H桥高压滤波单元连接。

5.根据权利要求1所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述整流电路包括AC/DC变压器。

6.根据权利要求1所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述H桥高压滤波单元由多个基本H桥单元串联而成。

7.根据权利要求1所述的带分时存能的高压有源滤波装置，其特征在于，所述升压电路包括储能电感、功率开关和二极管，所述功率开关和二极管串联后并联于滤波电容两端，所述储能电感一端连接在功率开关与二极管连接的一端，储能电感另一端和功率开关另一端均与分时储能模块连接。