[發明專利]一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法

在審

• 申請號: 202111177227.X
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113922378A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李德路;李望望;張猛;張曉;劉志堅;鄧先明;郝紹龍;齊敦綱;宗嘉杰;王寧;王路成
• 申請（專利權）人: 江蘇建筑職業技術學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/26
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

1.一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：

所述系統采用具有三繞組結構的感應濾波變壓器，其中的三個繞組包括網側繞組、負載側繞組以及濾波側繞組；

網側繞組為D聯接，與配電電網連接；負載側繞組采用Y聯接，與非線性負載連接；濾波側繞組，采用零值阻抗設計，D型聯接，與全調諧濾波支路及電壓源型逆變器VSI串聯聯接；全調諧濾波支路包括由分別采用5次及7次單調諧濾波器而并聯形成的5次和7次濾波支路；

所述感應有源濾波方法，根據如上設計的變壓器濾波繞組及濾波支路，通過有源逆變裝置的控制系統改善濾波裝置的濾波特性，加強濾波效果；利用變壓器繞組相同的聯結組結構，在諧波檢測點與補償點無需進行相位補償，應用諧波阻尼控制及零值阻抗控制策略，實現負載平衡及不平衡狀態下的諧波抑制。

2.根據權利要求1所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：負載側繞組應用于低壓配網不平衡負載時，采用Yn聯接。

3.根據權利要求1所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：全調諧濾波支路與變壓器網側繞組及系統阻抗并聯。

4.根據權利要求1所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：感應有源濾波系統的單相接線的等效電路表示為：

式中，V_S,I_S,Z_S分別為變壓器網側電壓、網側電流及系統阻抗，I_L2為負載電流，I_f為濾波支路電流，Z_f為5次和7次濾波支路并聯的等效阻抗，V_C為電壓源型逆變器交流側輸出電壓，n代表諧波次數，I_Sn為網側諧波電流，I_f5、I_f7分別為5次、7次濾波支路電流，K為諧波阻尼控制系數，K_R5、K_R7分別為5次及7次濾波支路的零值阻抗控制系數。

5.根據權利要求4所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：根據多繞組變壓器理論得到：

上式中，V′₂、I′₂、I′₃均為相應參數換算到網側值，Z₁₂、Z₁₃分別為網側與負載側、網側與濾波側等效阻抗；

根據變壓器電磁平衡原理，忽略變壓器勵磁電流，有：

N₁I₁+N₂I₂+N₃I₃＝0 (3)

由基爾霍夫電壓電流定律得到：

上式中，N₁、N₂、N₃分別為變壓器各繞組匝數；I₁、I₂、I₃分別為流經各繞組電流；V₁、V₂、V₃分別為各繞組電壓；

式(1)至(5)構成了感應有源濾波系統的數學模型，描述了其中各電壓、電流及系統阻抗之間的關系。

6.根據權利要求5所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：本系統中，隨著諧波阻尼控制系數K值的增加，濾波系統的低阻抗特性越明顯，負載側諧波電流I_Ln和網側諧波電壓V_sn對網側諧波電流的影響降低，改善濾波性能。

7.根據權利要求6所述的一種適用于低壓配網的感應有源濾波系統及方法，其特征在于：本系統中，在三相不平衡時，通過調節K值增強濾波系統的低阻抗特性以濾除非線性負載引起的3次諧波。