CN208797583U - 一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器 - Google Patents

一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器 Download PDF

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谈竹奎
徐玉韬
班国邦
谢百明
吕黔苏
肖永
齐雪雯
高吉普
徐长宝
毛时杰
袁旭峰
陈明洋
黄伟煌
马春雷
丁健
刘斌
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Abstract

本实用新型公开了一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，它包括：网侧电感，有源滤波器的输出端通过网侧电感与无源滤波器的输出端并联后接入电网；所述有源滤波器包括电容C和模块化多电平换流器，电容C与模块化多电平换流器的直流侧连接；现有技术的有源电力滤波器采用两电平和三电平结构，难以满足高压大容量要求的问题；采用直接串联多个子模块的方式，虽然能提高耐压性，增大容量，但模块之间的均压处理起来比较困难；同时，电力系统的谐波以5次、7次、13次为主，按照传统APF的控制结构进行全补偿，对APF的容量要求高，造成建设成本高等技术问题。

Description

一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器
技术领域
本实用新型属于滤波器技术，尤其涉及一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器。
背景技术
电力电子非线性负载会对电网电流造成谐波污染，而有源电力滤波器(activepowerfilter，APF)是一种广泛应用于谐波抑制的电力电子装置。
目前APF主电路结构主要以两电平、三电平和级联H桥结构为主，要适用于高压技术领域，如果直接将多个子模块串联，虽然可以提高换流器的耐压特性，但均压控制较为困难，而模块化多电平换流器（modularmultilevelconverter，MMC）作为一种新型的拓扑结构，具有高度模块化、多电平输出、易于实现电压等级提升等突出优点，在高压大功率场合具有良好的应用前景，尤其近几年在柔性直流输电领域获得了广泛的应用和发展，而将MMC应用于电能质量治理方面的研究尚处于起步阶段。
电力系统的特征次谐波以5、7、11、13为主，而传统的APF控制策略是对负载谐波电流进行完全补偿，全补偿会增加APF的补偿容量，加大建设成本。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，以解决现有技术的有源电力滤波器采用两电平和三电平结构，难以满足高压大容量要求的问题；采用直接串联多个子模块的方式，虽然能提高耐压性，增大容量，但模块之间的均压处理起来比较困难；同时，电力系统的谐波以5次、7次、13次为主，按照传统APF的控制结构进行全补偿，对APF的容量要求高，造成建设成本高等技术问题。
本实用新型技术方案：
一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，它包括：网侧电感，有源滤波器的输出端通过网侧电感与无源滤波器的输出端并联后接入电网；所述有源滤波器包括电容C和模块化多电平换流器，电容C与模块化多电平换流器的直流侧连接。
所述模块化多电平换流器主电路每相分为上、下两个桥臂，每个桥臂包括电感LX和一个以上的SM模块，电感LX和SM模块串联连接；SM模块为半桥结构。
本实用新型有益效果：
本实用新型采用模块化多电平换流器结构，能够满足高压大容量的要求；APF与无源滤波器配合使用，无源滤波器滤除高次谐波，APF对低次谐波进行补偿，提升滤波效果；只对系统中的特征次谐波，包括但不限于5次、7次、13次谐波进行补偿，相对于传统APF全补偿而言，降低了对APF容量的要求，有效降低建设成本；解决了现有技术的有源电力滤波器采用两电平和三电平结构，难以满足高压大容量要求的问题；采用直接串联多个子模块的方式，虽然能提高耐压性，增大容量，但模块之间的均压处理起来比较困难；同时，电力系统的谐波以5次、7次、13次为主，按照传统APF的控制结构进行全补偿，对APF的容量要求高，造成建设成本高等技术问题。
附图说明：
图1为本实用新型与电网连接结构示意图；
图2为本实用新型模块化多电平换流器结构示意图。
具体实施方式
一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，它包括：网侧电感，有源滤波器的输出端通过网侧电感（LA、LB和LC）与无源滤波器的输出端并联后接入电网；所述有源滤波器包括电容C和模块化多电平换流器，电容C与模块化多电平换流器的直流侧连接。
如图2所示，模块化多电平换流器主电路每相分为上、下两个桥臂，每个桥臂由电感LX和N个子模块(sub-module, SM)组成，SM采用半桥结构。MMC工作时，任意时刻每相有N个SM投入工作，以维持直流电压恒定。
测量装置包括网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置。
本实用新型控制原理是: 网侧电压测量装置测得三相电压后通过n倍频PLL得到第n次谐波的参考相位和频率；负载侧电流测量装置测得畸变负载电流后作n倍基频下的同步旋转坐标变换，并对变换后的dq分量分别进行低通滤波。通过滤除高频成分得到第n次谐波电流在该特定次谐波频率旋转坐标系下的有功分量和无功分量。按照同样的方法将APF端口输出补偿电流作n倍基频下的同步旋转坐标变换，并对变换后的dq分量进行低通滤波得到补偿电流中的第n次谐波补偿量的dq分量。经过PI控制器实现误差跟踪控制，再通过dq-abc反变换得到第n次谐波的电压型指令信号。

Claims (2)

1.一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，它包括：网侧电感，其特征在于：有源滤波器的输出端通过网侧电感与无源滤波器的输出端并联后接入电网；所述有源滤波器包括电容C和模块化多电平换流器，电容C与模块化多电平换流器的直流侧连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于特征次谐波补偿的模块化多电平有源电力滤波器，其特征在于：所述模块化多电平换流器主电路每相分为上、下两个桥臂，每个桥臂包括电感LX和一个以上的SM模块，电感LX和SM模块串联连接；SM模块为半桥结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112491052A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种混合型滤波装置及滤波方法

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