[發明專利]混合有源電力濾波器及其直流側電壓控制方法

無效

• 申請號: 200710034873.4
• 申請日: 2007-04-30
• 公開（公告）號: CN101159379A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 羅安;帥智康;劉定國;趙偉;涂春鳴;孫賢大;舒適
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種混合型有源電力濾波器，特別涉及一種混合有源電力濾波器及其直流側電壓控制方法。

背景技術

電能是現代社會生產和人民生活中主要的和必不可少的重要能源，隨著電力電子技術的發展，供電系統中增加了大量的非線性負載，它是一種非線性時變拓撲負荷，不可避免地會產生非正弦波形，向電網注入諧波，已成為電網中的“公害”。諧波抑制裝置主要有無源電力濾波器或有源電力濾波器。

單獨使用的無源濾波器雖然成本低廉、結構簡單，但是濾波效果受電網阻抗和自身參數變化影響較大，而且易與電網阻抗發生諧振。單獨使用的有源電力濾波器雖然有很好的濾波性能，但是造價較高，特別是在變電站這樣的高壓大功率場合，難以應用。

在現有的有源電力濾波器APF與無源濾波器PF相結合的混合有源電力濾波器中，這些混合形式雖然降低了有源部分的容量，但是并聯型APF+并聯PF形式仍要承受基波電壓，且系統中存在多條諧波通道，APF會將諧波注入電網支路；串聯型APF+并聯PF形式的連接變壓器流過負載基波電流，且有源部分絕緣和維護困難；并聯諧振注入型APF不具備無功補償能力；串聯諧振注入型APF若要同時獲得較好的諧波補償性能和較小的有源部分容量比較困難，而且支路上端的電容將很大；將APF與PF串聯后再并聯接入電網的形式稱為SCAP(Series?Connected?APF?and?PF)，這種形式的絕緣和維護比較方便，非常適合于高壓系統應用，但是一般為了減小有源部分承受的基波電壓及其流過的基波電流，PF的基波阻抗很大，因此該系統不適合應用于要求無功補償的場合。

當電網發生瞬時跌落或電網諧波電壓含量較高時，電網基波有功以及電網諧波電壓與APF發出的諧波電流所產生的諧波有功功率將向APF直流側充電，引起直流側電壓的飆升。

發明內容

為了解決現有有源電力濾波器的上述技術問題，本發明是提供一種混合有源電力濾波器及其直流側電壓控制方法。這種有源電力濾波器結構簡單，北能較好治理大功率電網中的諧波，同時能夠補償大容量的無功功率。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：包括有源電力濾波器、無源電力濾波器、諧波電流注入支路和PWM整流器，所述有源電力濾波器的輸出經輸出濾波器濾波后接隔離變壓器的原邊，隔離變壓器的副邊與諧波電流注入支路的基波串聯諧振電路部分并聯后再與諧波電流注入支路的注入電容串聯，然后與無源濾波器并入電網，有源電力濾波器的直流側由PWM整流器供電。

上述的混合有源電力濾波器中，所述無源濾波器由多組單調諧濾波器和一組諧波電流注入支路組成。

上述的混合有源電力濾波器中，所述無源濾波器PF由多組單調諧濾波器和一組諧波電流注入支路并聯組成。

一種混合有源電力濾波器的直流側電壓控制方法包括以下步驟：

檢測有源電力濾波器的直流側電壓信號U_dc；

計算直流側電壓參考信號U_dc^*與采樣有源電力濾波器直流側電壓信號U_dc的差值ΔU_dc(t)；

將ΔU_dc(t)用PI電壓調節器調節，調節后得到一個大小和PWM整流器交流側流入電網的電流幅值成正比的直流電流指令信號I_s^*，把I_s^*與標準正弦波相乘后得到交流輸入電流的給定信號：

檢測有源電力濾波器的輸出電流i_a、i_b、i_c；

計算電流給定信號與有源電力濾波器的輸出電流i_a、i_b、i_c的誤差得到電流誤差信號，電流誤差信號經比例調節器放大后送入比較器，再與三角載波信號比較形成PWM信號；

PWM信號經驅動電路后去驅動整流電路的IPM模塊。

本發明的技術效果在于：

(1)由于基波串聯諧振電路在基波頻率下發生諧振，因此無源濾波器將承擔大部分電網電壓，有源電力濾波器主要承受諧波電壓不承受系統基波電壓，也沒有基波電流流入，因而有利于減小有源電力濾波器的容量，降低成本。

(2)電壓源型逆變器輸出的PWM波經LC輸出濾波器后，波形即可滿足要求，經變比為1∶2的隔離變壓器后輸出，這樣逆變器的直流側電壓不必很高就能適合于高電壓等級條件下的諧波治理。