[發明專利]多機全補償與分次補償組合式完全有源型諧波治理裝置

有效

• 申請號: 201110343240.8
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102386622A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 趙劍鋒;曹武;劉康禮;孟瑋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于電力電子應用的技術領域，具體涉及一種多機全補償與分次補償組合式完全有源型諧波治理裝置。

背景技術

電力電子裝置的廣泛應用使得電網的諧波含量在不斷上升，而諧波對于電力系統的運行存在以下危害：①增加輸電線路損耗②消耗無功儲備③使電能測量產生較大誤差④影響功率處理器的正常運行⑤造成自動控制和保護裝置工作紊亂，可靠性下降等。目前抑制諧波的方法主要為利用無源濾波器(PF)和有源濾波器(APF)，以及基于這兩種方法的混合型濾波方法。當需要補償的諧波電流較大時，無源濾波器體積和重量會很大，所以不適合單獨使用。瞬時無功功率理論的發展以及基于該理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出，大大促進了有源濾波器的發展。有源濾波器通過向電網注入同幅值、反相位的補償電流，從而使得電網側電壓電流波形呈近似標準的正弦波。針對APF所應用的不同場合(如功率不同)，需要采用不同的補償方法。對于低功率的工業應用場合，可以采用單獨的變流器進行諧波補償，其耐壓能力和負載電流可以通過半導體開關的串聯或并聯實現；對于大功率應用場合，考慮到半導體開關技術水平的限制以及串并聯開關器件所帶來的一系列問題，無法用單獨的變流器同時達到較高的額定功率以及較高的開關頻率。針對大功率工業應用中不能使用單獨變流器進行諧波補償的問題，目前可以采用如下兩種方案——多機全補償、多機全補償+無源濾波器。第一種方案基于平均功率分割方法，即把濾波任務平均分配給N個功率單元，各個模塊的結構相同，其額定功率取決于總電流畸變的峰值，該方案的優點是：可以對諧波電流進行全補償，補償電流頻譜范圍寬；各個模塊相同，從而使得維修較為方便；隨著串并聯模塊的增加，總的開關損耗會逐漸降低。但是，在補償高次諧波時，開關頻率將會很高，導致補償容量受到限制，不適合應用于大電流場合。第二種方案將多機全補償與無源濾波器結合，由于低壓側電流較大，其諧波電流也相應較大，使得無源濾波器的體積和重量都會很大，同樣也不適合應用于大電流場合。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種多機全補償與分次補償組合式完全有源型諧波治理裝置，可以有效抑制電網諧波，改善電網質量。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種多機全補償與分次補償組合式完全有源型諧波治理裝置，包括主控制器、多機全補償單元和多機分次補償單元、第一電流傳感器、第二電流傳感器和第一電壓傳感器，所述多機全補償單元包括若干多機全補償組，所述多機分次補償單元包括若干多機分次補償組，多機全補償組和多機分次補償組分別包括若干功率單元，所述功率單元包括三相電壓型PWM變流器和從控制器，所述第一電流傳感器采集電網側的電流信號并輸入所述主控制器，所述第二電流傳感器采集負載側的電流信號并輸入所述主控制器，所述第一電壓傳感器采集電網側的電壓信號并輸入所述主控制器，所述主控制器根據電網側的電流和電壓信號以及負載側的電流信號形成補償指令電流和同步信號，輸入所述從控制器，從控制器根據所述補償指令電流和同步信號形成控制所述三相電壓型PWM變流器的PWM信號，所述三相電壓型PWM變流器輸出諧波補償電流到電網。

所述主控制器可包括低頻段諧波分次檢測模塊、高頻段諧波閉環分次檢測模塊、補償指令電流生成和分配模塊和功率單元時基同步模塊；所述低頻段諧波分次檢測模塊用于處理負載側電流，生成用于補償低頻段諧波的補償電流信號；所述電網側電流與負載側電流通過高頻段諧波閉環分次檢測模塊，通過閉環控制，從而生成補償高頻段諧波的補償電流以及消除低頻開關器件注入電網的高頻紋波電流；所述補償指令電流生成和分配模塊用于接收第一電流傳感器和第二電流傳感器的電流信號，從而生成各功率單元的補償指令電流，分配給各個功率單元；所述功率單元時基同步模塊用于向各功率單元發送同步信號，協調各功率單元同步運行，實現補償單元的多重化，減小輸出補償電流的紋波。

所述第一電壓傳感器可采集電網側的電壓信號并輸入所述從控制器，還包括第二電壓傳感器和第三電流傳感器，所述第二電壓傳感器采集所述三相電壓型PWM變流器的直流母線電壓并輸入所述從控制器，所述第三電流傳感器采集三相電壓型PWM變流器的橋臂電流信號并輸入所述從控制器。