[發明專利]一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路

在審

• 申請號: 202211266648.4
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115663815A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 趙梓含;李秉謙;張海德;夏智翼;林芳名;張先覺;陳洪順;邢礫云;沈建強
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網新源集團有限公司;國網新源集團有限公司豐滿培訓中心
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/28;H02J3/32;H02J3/24;H02M7/5387;H02M1/00;H02M1/44
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明涉及一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路，包括：變壓單元、濾波單元、H橋單元和儲能單元；所述變壓單元的低壓側與濾波單元相連，高壓側直接與交流電網直接相連；濾波單元的兩端分別連接變壓單元與H橋單元；H橋單元則直接連接儲能單元。本發明通過變壓單元，提升了APF工作電壓，使APF應用于高電壓場合；通過晶閘管控制LC型濾波單元平衡有功、無功，擴大補償范圍，降低開關損耗，提升工作效率并降低開關噪聲；通過H橋模塊各IGBT的投切配合，擬合出所需補償入電網的電流信號，實現有源濾波；通過儲能單元治理公共點處的諧波、無功及不平衡電流，平抑功率波動。

技術領域

本發明涉及電力諧波濾波及儲能技術領域，尤其涉及有源電力濾波器(ActivePower Filter,APF)技術領域，是一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路。

背景技術

隨著全球化石能源的枯竭，為了實現可持續發展，調整當前能源結構，以太陽能、風能為代表的清潔、可再生能源替代傳統化石能源己逐漸成為全世界的共識。以光伏、風電等新能源為代表的分布式發電技術廣泛發展。盡管分布式發電優點突出，其本身仍然有一些弊端，微電網中含有大量的電力電子裝置，嚴重惡化了系統的電能質量，當微電網并網運行時必須對公共連接點處電能質量進行治理。傳統的APF存在設備的利用率低，投資成本高的問題。

同時，隨著現代社會發展與科技發展對電能需求的日益增長與電力系統的不斷升級，電網系統中各種電力電子裝置的電壓等級以及功率等級也都面臨著升壓增容的要求。在不同電壓等級與不同容量等級的配電網應用場合中，APF的電壓等級與功率等級也要隨之改變。

隨著電網電壓等級的升高，對于串聯型APF來說，其所需要補償的諧波電壓過大，或者需要補償的電壓波動過大，超出了APF的補償能力以及其中電力電子器件所能承受的最大電壓，原有APF將無法滿足電壓等級的要求。由此可見，應用于高電壓、大容量，補償性能優良的APF已成為當前電力諧波治理的大勢所趨。

本發明在充分分析現有APF電路的技術特點的基礎上，針對APF不能在高壓、大容量場合使用，濾波效果差，設備利用率低，投資成本高的實際情況，提出一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路，進而使APF應用于中高壓，大容量場合,并提高了APF設備利用率。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：鑒于現有技術存在的缺陷，結合變壓器及儲能單元的優點，為實現APF應用于高電壓、大容量場合，并保證其補償效果和靈活性，進而提高APF設備利用率，降低成本，提出一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路。

本發明解決問題的技術方案是：一種中壓儲能并聯有源電力濾波器電路，其特征是，包括：變壓單元、濾波單元、H橋單元和儲能單元；所述變壓單元的低壓側與濾波單元相連，高壓側直接與交流電網直接相連；濾波單元的兩端分別連接變壓單元與H橋單元；H橋單元則直接連接儲能單元。

進一步，所述的變壓單元由三個單相變壓器構成，三個單相變壓器的低壓側通過濾波單元分別連接到所述單相H橋中的對應一個，并且三個單相變壓器的高壓側均連接到電網的母線，其中，所述電路中三個單相變壓器的高壓側采用角型連接，三個單相變壓器的低壓側采用星型連接。

進一步，所述的濾波單元由2個電感、1個電容和2個晶閘管構成，兩個晶閘管反并聯后與電感L串聯構成并聯支路1，并聯支路2為濾波電容，所述支路1、2并聯后與耦合電感串聯組成濾波單元。

進一步，所述的H橋單元由IGBT組成的橋式電路構成，其包括4個IGBT，4個二極管和1個電容器；4個IGBT分成兩組，每組為兩個IGBT并聯，兩組IGBT串聯后與穩壓電容C并聯，且每個IGBT均與一個續流二級管并聯構成H橋單元。

進一步，所述的儲能單元由2個IGBT，1個濾波電感，1個穩壓電容和鋰電池組構成，儲能電池并聯于穩壓電容兩端，穩壓電容與濾波電感串聯后并聯于1個IGBT兩端后于另一個IGBT串聯組成儲能單元，所述的儲能單元并聯于H橋單元的直流側。