[發(fā)明專利]一種智能分布式有源濾波系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210067848.7
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102593838A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 仇志凌;晏祥彪;李剛;溫小林;張高玉
• 申請（專利權）人: 南京亞派科技實業(yè)有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發(fā)明涉及一種有源濾波系統(tǒng)，更具體地說涉及一種智能分布式有源濾波系統(tǒng)。

背景技術

隨著電力電子技術的廣泛應用，“節(jié)能減排”順利推進，電能得到更加充分的利用。但電力電子裝置自身的非線性也使電網(wǎng)的電壓和電流發(fā)生畸變，這些高度非線性設備數(shù)量和額定容量的日益增大使得電力系統(tǒng)諧波污染問題日益嚴重，已成為影響電能質(zhì)量的公害，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行造成極大的影響；而供電方及其電力系統(tǒng)設備、用戶及其用電器對電能質(zhì)量的要求越來越高，這一矛盾使諧波污染問題更重視。作為改善供電質(zhì)量的一項關鍵技術，目前有源電力濾波器已得以應用，并從補償用戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。

但是目前的有源濾波器的使用有兩種方式，集中濾波和分散就地濾波，傳統(tǒng)的集中補償方案對于集中式的諧波源具有較好的補償效果，但是只能濾除補償點到配電變壓器這段線路的諧波電流，而對于配電網(wǎng)絡內(nèi)部線路上的諧波電流沒有治理效果，嚴重影響配電網(wǎng)的運行效率和安全性。

分散就地濾波能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡內(nèi)部線路上的諧波電流進行有效治理，但需要數(shù)量較多的有源濾波模塊，成本較高，缺乏經(jīng)濟性。專利《一種分布式有源濾波器》(201010257106.1)公布了一種分布式諧波補償方案，但該方案中的有源濾波模塊不能自主運行，各條補償線路的諧波檢測、PWM脈沖產(chǎn)生采用集中式計算單元，由于受到DSP計算能力的制約，有源濾波模塊數(shù)量有限。論文《分布式有源電力濾波系統(tǒng)》(朱燕，電網(wǎng)技術)和《分布式有源濾波系統(tǒng)的研究》(朱燕，重慶大學碩士學位論文)討論了分布式濾波系統(tǒng)諧波放大和濾波器容量與安裝位置優(yōu)化選擇問題，但沒有涉及如何避免有源濾波器誘發(fā)的無功補償電容與線路電感的諧波振蕩問題、有源濾波器的單機成本和效率問題以及有源濾波器的集中監(jiān)控問題。

隨著電力電子設備的廣泛應用和國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進，配電網(wǎng)中的諧波源快速增加，配電網(wǎng)的諧波污染更加嚴重，需要一種新的濾波系統(tǒng)，來經(jīng)濟、高效地解決這個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對傳統(tǒng)的集中補償方式無法解決分布式諧波源造成的諧波污染問題以及傳統(tǒng)的分散就地濾波存在的缺陷，提供一種智能分布式有源濾波系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的智能分布式有源濾波系統(tǒng)，其包括有源濾波模塊和基于通信網(wǎng)絡的中央控制器，有源濾波模塊連接配電網(wǎng)再與基于通信網(wǎng)絡的集中監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述的有源濾波模塊與諧波源負載就近連接安裝，對諧波電流進行就地補償。本發(fā)明的智能分布式有源濾波系統(tǒng)，其進一步的技術方案是所述的對諧波電流進行就地補償時通過在補償電流指令中采用基于多重坐標旋轉的方法剔除誘發(fā)配電網(wǎng)諧振的若干次諧波，避免與無功補償電容發(fā)生諧波振蕩。配電網(wǎng)中的無功補償電容和線路電感構成振蕩電路，有源濾波模塊的補償電流中如果含有與線路諧振頻率點相近的諧波電流成分，則將激勵無功補償電容和線路電感之間的振蕩。采用分散的就地補償，單個設備獨立工作，容易誘發(fā)諧振。有源濾波模塊采用基于多重坐標旋轉的方法檢測補償節(jié)點的電網(wǎng)電壓、負載電流和電網(wǎng)側電流頻譜，自動判斷是否產(chǎn)生有源濾波模塊誘發(fā)振蕩以及諧振頻率，剔除諧振頻率諧波補償指令就能消除無功補償電容和線路電感的諧振，保證配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

本發(fā)明的智能分布式有源濾波系統(tǒng)，其進一步的技術方案是所述的有源濾波模塊采用優(yōu)化的三電平逆變電路拓撲，其外管采用高速型IGBT(即絕緣柵雙極型晶體管)，內(nèi)管采用普通型IGBT(即絕緣柵雙極型晶體管)。三電平電路相比兩電平電路可以減小開關損耗和高頻紋波、提高開關頻率，利于提高有源濾波模塊的效率、減小體積、噪聲。傳統(tǒng)的三電平電路外管和內(nèi)管采用相同規(guī)格的IGBT，但在三電平電路的損耗構成中，外管以開關損耗為主，而內(nèi)管以導通損耗為主。因此，外管采用針對開關損耗優(yōu)化的高速型IGBT，內(nèi)管采用導通損耗和開關損耗折衷設計的普通IGBT，進一步減小三電平逆變電路的損耗、提高效率。

本發(fā)明的智能分布式有源濾波系統(tǒng)，其進一步的技術方案是所述的有源濾波模塊采用環(huán)形鐵硅磁粉芯電感。相比傳統(tǒng)的硅鋼片磁芯，鐵硅環(huán)形粉芯高頻損耗小、磁致伸縮系數(shù)接近于零，利于提高有源濾波模塊的效率、減小噪聲。