[發明專利]含有功率單元的有源電力濾波器及其控制方法

無效

• 申請號: 201410474960.1
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104218585A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 張朝龍;胡紹剛;劉君;李旭陽;陳昱達
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

1.一種含有功率單元的有源電力濾波器，每相由至少一個功率單元組成的逆變器、電壓檢測電路、電流檢測電路和中央控制系統組成，所述功率單元包括H橋逆變電路，與H橋逆變電路直流母線連接的直流環節電容以及控制功率單元工作的控制電路，其特征在于；所述逆變器依次通過濾波電路、預充電電路、進線開關與電網相連；

所述功率單元還包括斬波能耗電路，實現對每個功率單元直流母線電壓的控制；在所述斬波能耗電路中，放電電阻與電力電子器件串聯后并接在所述H橋逆變電路直流母線兩端，電壓檢測電路的輸入端與所述H橋逆變電路的直流母線相連，電壓設定電路的輸出端和電壓檢測電路的輸出端經過比較后的誤差輸入到電壓控制電路，電壓控制電路的輸出端連接到驅動保護電路的輸入端，驅動保護電路的輸出端連接到電力電子器件的門極；

所述濾波電路為電抗器，用于防止所述電網和所述逆變器兩電壓源直接耦合，同時利用該兩電壓源的電壓差經所述電抗器作用后產生補償電流；

所述預充電電路，由并聯的限流電阻和接觸器構成；當初次連接到電網時，用于限制所述功率單元內直流環節電容充電時產生的沖擊電流；

所述中央控制系統中設有通過光纖向所述功率單元發送命令并接受來自所述功率單

元反饋信息的光纖接口電路；所述中央控制系統中的調理及A/D轉換電路分別與用于檢測電網電壓的電壓檢測電路、用于檢測所述逆變器輸入電流的電流檢測電路、用于檢測負載電流的電流檢測電路相連。

2.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：所述逆變器為三相逆變器，三相形成星形接法；所述逆變器星形接法的中心點與三相電網的中心點連接。

3.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：所述逆變器為三相逆變器，三相構成三角形接法。

4.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：所述逆變器為單相逆變器，用于單相電網。

5.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：在所述功率單元兩輸出端之間設有旁路電路，用于將故障的功率單元自動旁路，剩余的功率單元繼續工作。

6.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：還包括與所述中央控制系統相連的、用于散熱的冷卻裝置。

7.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：還包括與所述中央控制系統相連的接口和通信電路，用于實現所述有源電力濾波器和外部的接口及通信。

8.根據權利要求1所述的含有功率單元的有源電力濾波器，其特征在于：在所述H橋逆變電路直流母線兩端之間設有依次串聯的充放電電路和儲能電路。

9.一種權利要求1所述含有功率單元的有源電力濾波器的控制方法，包括如下步驟：

1)諧波補償電流計算：根據負載電流il，經過諧波補償電流計算環節，得到有源電力濾波器所需要吸收的諧波電流ih*；

2)有功電流的給定：有功電流iP的相位和電網電壓vS同相，其大小根據有源電力濾波器的容量按比例得到，并保證每個功率單元凈有功吸取值和斬波能耗電路的放電功率平衡；

3)無功補償電流計算：根據負載電流的無功分量和補償后需要達到的目標功率因數，計算出有源電力濾波器需要提供的無功電流iq*；

4)逆變器輸入電流的給定值if*＝ih*+iP*+iq*，檢測逆變器實際輸入電流if為反饋值，經過電流調節和多電平PWM環節得到每個功率單元的觸發脈沖，使逆變器輸入電流的實際值跟蹤給定值。

10.根據權利要求9所述含有功率單元的有源電力濾波器的控制方法，其特征在于：直流母線電壓的控制方法的控制方法是：

1)所述無功電流iq*為零，諧波電流ih不為零，有源電力濾波器只實現諧波抑制功能；

2)所述諧波電流ih*為零，無功電流iq*不為零，有源電力濾波器只實現無功補償功能，此時有源電力濾波器相當于靜止無功發生器。