[發明專利]一種僅含單無源濾波支路的串聯混合型濾波器

在審

• 申請號: 201710550712.4
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107230980A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 李達義
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,曹葆青

技術領域

本發明屬于電力濾波器技術領域，更具體地，涉及一種僅含單無源濾波支路的串聯混合型濾波器。

背景技術

迄今為止，電力電子技術已經廣泛應用于工業制造、家用電器、交通系統，分布式發電變換器、手持設備等。電力電子裝置為非線性負載，將導致諧波干擾和低功率因數問題，無源調諧濾波器是目前應用最多的濾波方式，由于系統的等效阻抗對無源濾波器的濾波效果有很大的影響，無源濾波器的濾波支路數較多，諧振現象很容易出現，而且無源濾波器體積大。為了克服無源濾波器的這些缺點，人們提出了有源電力濾波器的概念。根據拓撲結構主要有三種有源濾波器：傳統的并聯型有源電力濾波器，混合型有源電力濾波器和統一電能質量調節器。

在這些有源電力濾波器中，串聯混合型有源電力濾波器成本低、濾波效果好，降低了諧振發生的可能性而備受關注。目前研究較多的串聯混合型有源電力濾波器主要有四種：

(1)并聯無源和串聯有源的組合系統(SHAPF I)。代表性的論文有：F.Z.Peng，H.Akagi，A.Nabae.A New Approach to Harmonic Compensation in Power System-A Combined System of Shunt Passive and Series Active Filters.IEEE Trans.Industry Applications，1990，26(6)：983～990。

(2)基于正弦電流控制的串聯型有源濾波器(SHAPF II)。代表性的論文有：J.W.Dixon，G.Venegas，and L.A.Moran.A series active power filter based on a sinusoidal current-controlled voltage-source inverter.IEEE Trans.Ind.Electron.，vol.44，no.5，pp.612～620，Oct.1997。

(3)基于基波磁通補償的有源濾波器(SHAPF III)。代表性的論文有：Dayi Li，Qiaofu Chen，Zhengchun Jia，Jianxing Ke.A novel active power filter with fundamental magnetic flux compensation.IEEE Transactions on Power Delivery，19(2):799-805，2004。

(4)一種新型串聯混合型有源電力濾波器(SHAPF IV)。代表性的論文有：李達義，楊凱，孫玉鴻，熊博.一種新型串聯混合型有源電力濾波器.電力系統自動化，2015，06:82-87。

這些混合型有源電力濾波器采用較小容量的有源濾波器和并聯無源濾波器相結合完成大容量的濾波任務；其中的串聯型有源濾波器部分不是直接補償諧波而是起提高系統的諧波阻抗的作用，從而使諧波流入無源支路。

上述第一種和第二種串聯混合型濾波器的串聯部分等效為一個固定值K，因此無法保證在高次諧波時串聯部分的阻抗遠大于無源濾波器的等效阻抗，所以無源濾波器不僅需要設計5、7次(對三相系統而言)濾波支路，還需要設計高通濾波支路。而第三種和第四種串聯混合型有源電力濾波器(SHAPF III和SHAPF IV)的串聯部分的等效阻抗非常大，而且與諧波次數和頻率成正比，所以系統等效諧波阻抗大大增加了，在這種情況下，系統的無源濾波器部分就可以考慮重新設計，而且根據這個特點系統的無源濾波器部分可以大為簡化。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種串聯混合型濾波器，旨在解決普通的串聯混合型有源濾波器的無源濾波單元數量多且參數設計復雜的問題，同時能夠達到很好的濾波效果。

本發明提供了一種串聯混合型濾波器，包括：有源濾波單元和無源濾波單元，有源濾波單元包括：變壓器、逆變器和檢測控制單元，變壓器一次側AX串聯在電網中，二次側連接逆變器，檢測控制單元用于檢測一次側的電壓或電流信號，且驅動控制所述逆變器的開關管通斷來產生相應的電壓或電流施加至所述變壓器的二次側，使得所述變壓器的一次側AX對基波呈現低阻抗且對諧波呈現高阻抗；無源濾波單元用于濾除高次諧波，包括：并聯在諧波源負載兩端的LC無源濾波支路，工作時，有源濾波單元對基波表現為低阻抗，使得基波能順利流過有源濾波單元，而其對高次諧波表現為高阻抗，此時無源濾波單元對諧波表現為低阻抗，諧波便從無源濾波單元流通，不會流入電網中，實現濾除諧波的功能。