[發明專利]一種有源電力濾波器

無效

• 申請號: 200910061816.4
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101552472A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 李達義
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于電力濾波器技術領域，具體涉及一種有源電力濾波器。

背景技術

電力電子裝置和非線性負載的廣泛應用產生了大量的諧波，影響了系 統的功率因數。諧波對電力系統來說就是一種污染，一種公害，它不僅會 對電力系統本身的安全經濟運行構成威脅，還會給周圍的電氣環境帶來極 大的影響和危害。無功補償在提高功率因數和節能、減少功率損耗、提高 輸電能力等方面具有極其重要的作用。現代信息技術、微電子技術和數控 加工技術等領域的各種先進的精密儀器與設備對供電質量的要求越來越 高，諧波抑制和無功補償成為電力系統和電力用戶關注的熱點問題。

電力電子變換裝置是目前電力系統中最主要的諧波源，解決電力電子 裝置造成的諧波和無功功率問題有兩種方案：一種是主動型方案，即對電 力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數控制為1，這種裝 置屬于綠色電力電子裝置，是電力電子領域的熱門研究方向，但這種方案 的主要缺點是電力電子裝置要承受全部功率，系統動態響應要求很高，而 且要對現有的設備進行更新，代價較大；另一種屬于被動型方案，通過裝 設諧波和無功補償裝置來補償諧波，并提高功率因數，這就是通常所說的 電力濾波器，大部分電力濾波器除了具有濾波功能以外，還具有靜態或動 態無功補償的功能。電力濾波器一般分為無源電力濾波器和有源電力濾波 器，其中無源電力濾波器是目前使用最為廣泛和成熟的諧波抑制手段，但 是無源電力濾波器存在一些固有缺點：可能導致諧振現象、系統的阻抗嚴 重地影響濾波特性、無法對變化的諧波進行實時補償等。有源電力濾波器 就是為了解決無源電力濾波器的問題而提出的。有源電力濾波器主要分為 以下四大類：

1)單獨使用的并聯型和串聯型有源電力濾波器。單獨使用的并聯型有 源電力濾波器的代表性的論文有：Gyugyi?L，Strycula?E.Active?AC?Power Filter.IEEE?Transactions?on?Industry?Applications，1976，Vol.12，529～535。 這種濾波方式后來被簡稱為并聯型有源電力濾波器。電力電子類諧波源根 據其特性分為電壓型諧波源和電流型諧波源，并聯型濾波器一般適合于電 流型諧波源，而串聯型濾波器一般適合于電壓型諧波源。傳統的并聯型有 源電力濾波器的主要缺點是成本較高，一般只適合于電流型諧波源。單獨 使用的串聯型有源電力濾波器與單獨使用的并聯型有源電力濾波器成對偶 關系，這種濾波器對諧波呈現一個較高阻抗，起到隔離諧波的作用。這種 濾波器不能進行無功補償，功能比較單一，保護比較困難，而且一般只適 合于電壓型諧波源。

2)其他并聯型有源電力濾波器，主要包括注入式有源電力濾波器、基 于單周控制的有源電力濾波器和基于諧波磁通補償的有源電力濾波器，注 入式有源電力濾波器不能動態補償無功功率，基于單周控制的有源電力濾 波器的代表性論文有：K.M.Smedley，L.Zhou，C.Qiao.Unified constant-frequency?integration?control?of?active?power?filters-steady-state?and dynamics.IEEE?Transactions?on?Power?Electronics，2001，16(3)：428-436。該濾 波器要求電網電壓平衡無畸變，其穩定性對參數選定有嚴格要求。基于諧 波磁通補償的有源電力濾波器的代表性文獻為：C.Zhang，Q.Chen，Y.Zhao， D.Li.A?novel?active?power?filter?for?high-voltage?power?distribution?systems application，IEEE?Transactions?on?Power?Delivery，2007，22(2)：911-918。該濾 波器系統的內阻抗在很大程度上會影響濾波特性，并且很難嚴格滿足諧波 磁通補償條件。