[發明專利]一種基于碳化硅的高頻諧波并聯補償裝置

有效

• 申請號: 201811545370.8
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109473987B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 周柯;楚紅波;丘浩;金慶忍;丘曉茵;郭敏;陳衛東;姚知洋
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 巢雄輝;裴康明

1.一種基于碳化硅的高頻諧波并聯補償裝置，其特征在于：包括：有源濾波器和諧波源；所述諧波源，其并聯于三相交流電網上，用于模擬非線性負載產生諧波；

所述有源濾波器，其并聯于所述諧波源與三相交流電網之間，用于產生能夠與所述諧波源產生的負載電流中的諧波電流分量相互抵消的諧波補償電流；

所述有源濾波器內設有電容，所述電容串接在所述有源濾波器與三相交流電網之間，用于降低所述有源濾波器輸出側的額定電壓，同時使所述有源濾波器對基波電流表現出高阻抗；

所述有源濾波器包括并聯混合型有源濾波器和控制回路；

所述電容設置在所述并聯混合型有源濾波器中，所述并聯混合型有源濾波器中設有開關管；

所述有源濾波器用于通過所述控制回路控制并聯混合型有源濾波器輸出諧波補償電流，諧波補償電流能夠與所述諧波源產生的負載電流中的諧波電流分量相互抵消達到諧波補償的目的；所述開關管采用碳化硅；

所述控制回路，用于將采集到的所述諧波源產生的負載電流變換到基于alpha/beta坐標系的信號，然后對負載電流中特定頻率的諧波電流進行采樣，并對得到的負載電流進行相位補償，得到所述有源濾波器的諧波補償分量，即基于alpha/beta坐標系的諧波補償分量；再將所述基于alpha/beta坐標系的諧波補償分量轉換為基于d/q旋轉坐標系的諧波補償分量；最后通過將所述有源濾波器產生的直流側電壓補償分量與所述基于d/q旋轉坐標系的諧波補償分量相疊加使有源濾波器的諧波電流補償信號中包含直流側電壓控制信號，滯環控制器根據該諧波電流補償信號，控制所述并聯混合型有源濾波器產生相應的諧波補償電流；

所述控制回路包括諧波采樣裝置，所述諧波采樣裝置為基于二階廣義積分器的諧波采樣裝置，所述諧波采樣裝置包括串聯的諧波電流提取模塊和二階低通濾波器，通過設定所述二階廣義積分器的中心角頻率提取特定頻率諧波；

所述有源濾波器包括并聯混合型有源濾波器和控制回路，所述并聯混合型有源濾波器包括三組分別連接在三相交流電網上的LC串聯電路，LC串聯電路又均連接至有源濾波器一，有源濾波器一包括電容C_dc和三組分別并聯在電容兩端的開關管組，每組電容開關組均包括兩個串聯的開關管；

所述二階低通濾波器的傳遞函數G為：

上式中，s是一個用于傳函分析的變量，ω_c取0.2π；h為諧波需要補償相位的諧波次數，ω₁為基波頻率，ω₁＝100π，C取100μF；

所述有源濾波器產生的直流側電壓補償分量通過所述基于d/q旋轉坐標系的q軸相疊。

2.根據權利要求1所述的基于碳化硅的高頻諧波并聯補償裝置，其特征在于：所述控制回路包括：

諧波采樣裝置，其輸入端同所述諧波源的輸出端連接，用以將采集到的所述諧波源產生的負載電流變換到基于alpha/beta坐標系的信號，提取所述負載電流中特定頻率的諧波電流分量，用于作為參考，從而控制有源濾波器產生一個等幅同頻反相的補償電流，即基于alpha/beta坐標系的諧波補償分量；

直流側電壓控制模塊，其并聯在坐標轉換模塊上，用于產生直流側電壓的控制信號，并將所述直流側電壓的控制信號疊加到諧波采樣裝置輸出的信號中；

所述坐標轉換模塊，與所述諧波采樣裝置連接，用于將所述基于alpha/beta坐標系的諧波補償分量變換至基于d/q旋轉坐標系的諧波補償分量，并將所述直流側電壓的控制信號疊加至基于d/q旋轉坐標系的諧波補償分量中用以控制直流側電壓，然后將疊加后的信號變換到基于三相坐標系的信號；及

所述滯環控制器，其輸入端與所述坐標轉換模塊的輸出端連接，輸出端連接到并聯混合型有源濾波器的開關管處，用于根據所述基于三相坐標系的信號產生門級信號，并通過所述門級信號控制所述并聯混合型有源濾波器產生諧波補償電流。

3.根據權利要求1所述的基于碳化硅的高頻諧波并聯補償裝置，其特征在于：所述滯環控制器通過添加電壓外環控制所述有源濾波器產生的直流側電壓。

4.根據權利要求1所述的基于碳化硅的高頻諧波并聯補償裝置，其特征在于：所述諧波采樣裝置通過電流互感器采集到的所述諧波源產生的負載電流。