[發明專利]一種混合型諧波抑制器的結構及其控制方法

有效

• 申請號: 201710301903.7
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107046288B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張淼;龐卓標;唐雄民;劉日升;郝雪冬
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種混合型諧波抑制器的結構及其控制方法，混合型諧波抑制器的結構由有源部分和無源部分串聯組成。該拓撲結構有源部分主要包括直流側電容C、電壓型變流器、輸出濾波電感L₁和并聯電容C₁；無源部分主要由L₂和C₂組成的無源電力濾波器組構成。無源部分承擔大部分的電網電壓，可有效降低有源部分工作電壓，從而降低有源部分的容量；有源部分承擔抑制特定次諧波電流大小的功能。有源部分和無源部分的有機組合解決了現有無源濾波器電流不可控的缺陷。

技術領域

本發明涉及電力諧波抑制領域，具體是一種混合型諧波抑制器的結構及其控制方法。

背景技術

目前，電力電子設備廣泛應用于各行各業，這些設備的使用，給電力系統帶來了大量的電力諧波以及無功分量，造成電網電壓和電網電流波形畸變嚴重，致使電能質量下降，嚴重時，會造成電氣設備故障和事故。

為了抑制這些負載產生的電力諧波對電網的影響，常用的方案有3種：并聯有源濾波器(APF)、無源濾波器(PPF)及混合有源濾波器(HAPF)等裝置。無源濾波器由電抗器、電容器及電阻器構成，可實現補償無功的同時，可抑制特定次諧波電流，其結構簡單、投資少，受電網及其他負載的影響，會使得該特定次諧波電流被放大，甚至會造成無源濾波器元件的損壞，同時，濾波器參數的變化也大大影響其性能；有源濾波器是一種可以動態補償諧波電流的裝置，可以實現各次諧波的動態補償并具有多種補償功能，受電力電子器件工作電壓的限制，有源濾波器不適合應用于高壓系統，成本較高；混合有源濾波器是由有源濾波器和無源濾波器構成，它具有無源方案低成本和有源方案快速補償無功和抑制諧波的優點，同時可避免無源濾波器存在的問題。為了解決這一問題，專利文獻ZL 201110027339.7“混合電力濾波器”采用有源濾波器、輸出濾波器、耦合變壓器和無源濾波器組相串聯，利用無源濾波器組濾除船舶電網中固定次數的諧波，有源濾波器通過耦合變壓器實現動態補償，實現較小容量有源濾波器用于系統無功補償及其他非特征次諧波的抑制。這種方法增加了耦合變壓器，也增大了系統的體積和成本，同時有源濾波器在實現系統的無功補償及其他非特征次諧波的抑制中并不能真正減小系統內有源濾波器的容量。專利文獻201310073930.5“混合電力濾波器主電路”介紹了一種混合電力濾波器主電路，電路由無源濾波電路、有源濾波電路和測量電路等組成，其中無源濾波電路由雙調諧濾波支路與基波分壓串聯雙調諧濾波支路組成，解決了專利文獻ZL 201110027339.7中耦合變壓器帶來體積大和成本增高的缺陷，但在三相電路中每相采用兩條雙調諧濾波電路使系統結構和元件參數的選擇變得更加復雜。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種混合型諧波抑制器的結構及其控制方法。該裝置的拓撲結構由有源濾波部分和無源濾波部分串聯組成，利用無源濾波部分承擔電網的大部分電壓，有效降低有源部分工作電壓，從而降低有源部分的容量；有源部分承擔抑制特定次諧波電流的控制。有源部分和無源部分的有機組合解決了現有無源濾波器電流不可控的缺陷，使系統具有無源方案低成本和有源方案快速補償無功和抑制諧波的優點。可有效降低系統的成本和體積和成本。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種混合型諧波抑制器，包括交流電源Us及其等效阻抗Ls、電感L1、電容C1、電感L2、電容C2、電容C、全控型逆變單元和與該諧波抑制器并聯的非線性負載，所述的電容C與全控型逆變單元直流側并聯，所述全控型逆變單元交流側①端與電感L1①端相連，所述電感L1②端、電容C1①端和電容C2②端相連，所述電容C1②端、全控型逆變單元交流側②端、和交流電源Us的N端相連，所述電容C2①端與電感L2②端相連，所述電感L2①端與非線性負載相連；

優選的，所述的混合型諧波抑制器的電容C1的容量為電容C2容量的10倍；

優選的，所述的混合型諧波抑制器的電容C2和電感L2構成單諧振支路，其諧振頻率與特定次諧波的頻率一致；