[實用新型]基于雙VSC交互并聯諧波補償開閉環結合的APF裝置

有效

• 申請號: 201220513516.2
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN202856355U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 曹武;趙劍鋒;劉康禮;江楠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本實用新型涉及一種多機分次式APF(Active?PowerFilter，有源電力濾波器)裝置，具體涉及一種基于雙VSC(Voltage?Source?Converter，電壓源型變流器)交互并聯諧波補償開閉環結合的多機分次式APF裝置，用于低壓電網大容量高性能完全有源型諧波的治理。

背景技術

隨著低壓電網中電力電子裝置等非線性負載的廣泛使用，低壓電網諧波含量日益增加，嚴重影響電網電能質量。采用APF裝置完全有源型諧波治理是當前公認的最好的諧波治理方法，但當前大容量且高性能的諧波治理需求使得APF出現技術難點。如果單機APF要實現大容量且高性能諧波補償輸出，需要并網電感高感量和直流側高電壓、開關器件大電流且高開關頻率，這些需要當前電力電子開關器件(IGBT等)很難同時滿足，因此APF多機并聯成為當前實現大容量且高性能諧波治理的主流方向。

目前APF多機并聯實現低壓大電流諧波補償有以下三種方法：

(1)APF多機并聯+無源濾波組的混合型諧波治理，其中APF補償高頻段次小電流諧波，無源濾波組補償低頻段次大電流諧波，這種方法的缺點是：低壓大電流諧波補償主要是無源濾波出力，不完全具有有源型諧波治理的優點，雖然實現了諧波治理的大容量但未實現諧波治理的高性能要求。

(2)APF多機全補償的完全有源型諧波治理，其中并機單元模塊相同，所有并機單元全補償且相同出力，運行模式相同(開環或者閉環)，這種方法的缺點是：單機全補償需要較高開關頻率，限制了單機輸出容量，從而大容量輸出需要過多并機單元，成本大大提高；各并機單元都運行于開環或閉環補償模式，整機不能兼具開環補償的動態快速響應特性和閉環補償的穩態高精度特性；當補償電流較小時，多機單元需要主控制器參與控制才能實現冗余模式運行，不能自動冗余運行。

(3)APF多機交互并聯的完全有源型諧波治理，其中所有并機單元共用直流側電容，各交流側輸出經多繞組變壓器并網，這種方法的缺點是：雖然有效減少了多機并聯直流側無源器件，但為了抑制多機間環流，交流側輸出需采用多繞組變壓器隔離后再并網，這樣整機大容量輸出時，補償電流需經變壓器后再并網，造成諧波可補償頻段降低、補償效果變差，而且這種大容量變壓器制造困難，體積巨大，運行時會發熱嚴重，使整機損耗過大。

綜上所述，目前APF多機并聯技術存在不同程度缺陷，需要進一步改進。

實用新型內容

實用新型目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本實用新型的目的是提供一種基于雙VSC交互并聯諧波補償開閉環結合的APF裝置，使整機有效輸出最大化的同時總輸出紋波最小化，整機兼具開環補償的動態快速響應特性和閉環補償的穩態高精度特性，單機輸出容量提升的同時又無需增加DC側無源器件或提升DC電壓，滿足電網大容量且高性能諧波治理要求。

技術方案：為實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案為一種基于雙VSC交互并聯諧波補償開閉環結合的APF裝置，包括主控制器和多個并聯的雙VSC交互并聯功率單元(雙VSC交互并聯功率單元，也稱“并機單元”或“功率單元”)，所述多個并聯的雙VSC交互并聯功率單元采用雙VSC交互并聯結構，所述雙VSC交互并聯功率單元包括前向部分、共直流部分(直流側)和后向部分，所述共直流部分共用電容，前向部分(運行于開環補償方式)和后向部分(運行于閉環補償方式)分別依次串聯并網電感和共模電感(共模電感用來抑制雙VSC間的零序環流)，分別經前向組母線和后向組母線匯流，分別通過網側補償點和負載側補償點并至電網，網側補償點和負載側補償點之間的負載電流信號送入各雙VSC交互并聯功率單元。