[發明專利]一種新型的混合有源濾波器及控制方法

在審

• 申請號: 202010564447.7
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN112436515A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李建林;周喜超;王力;譚宇良
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明涉及一種新型的混合有源濾波器及控制方法。所述系統包括無源濾波模塊和有源濾波模塊兩部分，所述新型電池系統由無源濾波模塊和有源濾波模塊直接串聯構成。通過無源濾波模塊來承擔電網的基波電壓，通過有源濾波模塊來補償諧波電流，能夠解決傳統無濾波器占地面積大、容易與交流系統阻抗引發諧振曲線的缺陷問題，從而大幅提升有源濾波裝置適用的電壓等級。

技術領域

本發明涉及新型電池設計領域，特別是涉及一種新型的混合有源濾波器及控制方法。

背景技術

直流系統作為交流電網中重要的諧波源，換流閥一般采用的是12脈動閥組，由于換流閥工作過程中伴隨著開關閥的快速轉換，因此，將伴隨產生大量的諧波，這對于供電的質量影響重大。換流器的功能決定了換流的過程中將會產生大量的諧波，注入交流系統，引起交流電網畸變。目前治理LCC-HVDC系統產生的注入交流電網的諧波的常規方式是在換流站交流母線處加裝無源濾波器，該方案雖能在較大程度上解決諧波注入電網的問題，但無源濾波器有其固有缺陷：濾波設備及無功補償裝置的占地面積約占換流站總面積的1/3，是換流站中最主要的占地成本之一；無源濾波器的濾波效果與交流系統的阻抗特性關系緊密，可能會在某些頻率下引發諧振，加重交流系統的諧波污染；同時，無源濾波器的元件設備參數會隨時間發生變化，導致調諧點偏移，影響濾波效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型的混合有源濾波器及控制方法，能夠解決傳統無濾波器占地面積大、容易與交流系統阻抗引發諧振曲線的缺陷問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種新型的混合有源濾波器，包括：有源濾波模塊和無源濾波模塊，所述有源濾波模塊和無源濾波模塊串聯連接。

可選的，所述有源濾波模塊基于級聯H橋結構，所述有源濾波模塊包括n個級聯子系統，各所述級聯子系統包括一個電感和一個與所述電感串聯的級聯子模塊。

可選的，各所述級聯子模塊包括4個IGBT，每兩個所述IGBT通過串聯形成一個橋臂，所述IGBT的集電極和另一個所述IGBT的發射極相連，所述級聯子模塊的兩個橋臂并聯后形成兩個公共端，將發射極公共端連接電池的陽極，集電極公共端連接電池的陰極，所述級聯子模塊的接口從每組橋臂上引出，引出口位于上方所述IGBT的發射極到下方IGBT的集電極之間；各所述級聯子模塊由相同數目的H橋模塊串聯在一起，所述級聯子模塊一端通過串聯一個電感后互聯形成公共端，記為第一端口，所述第一端口與所述無源濾波模塊連接；級聯子模塊另一端通過互聯形成另一個公共端，記為第二端口。

可選的，所述無源濾波模塊采用12/24次單調諧濾波器。

可選的，所述12/24次單調諧濾波器包括一組并聯的12次單協調濾波器和24次單協調濾波器，所述12次單協調濾波器和所述24次單協調濾波器均包含一個電容和一個電感，所述電容和所述電感串聯連接，所述電容并聯的一端記為第三端口，所述第三端口與三相交流輸出端連接，所述電感并聯的一端記為第四端口，所述第二端口與所述第一端口連接。

一種有源濾波器模塊涉及的級聯H橋的控制方法，包括：

獲取電網交流電壓u_s、無源濾波器支路的等效阻抗Z_f、無源濾波器支路電流i_f和負荷側電流i_L；

將所述電網交流電壓u_s經過PLL鎖相環，得到電網電壓相角θ；所述相角用于Park變換和Park反變換；