專利名稱：混合有源電力濾波器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力濾波器，尤其涉及一種混合有源電力濾波器及其控制方法。
背景技術(shù)：
無源電力濾波器和有源電力濾波器是電力諧波治理的主要技術(shù)手段。無源電力濾波器具有容量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但濾波效果較差，且容易發(fā)生失諧、共振和過載等問題；有源電力濾波器濾波效果好，但容量較小，成本高。將無源電力濾波器和有源電力濾波器結(jié)合構(gòu)成的混合有源電力濾波器，綜合了有源電力濾波器和無源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)，具有容量大、濾波效果好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是電力諧波治理技術(shù)的重要發(fā)展方向。
圖1是一種最常用的混合有源電力濾波器結(jié)構(gòu)，它將有源電力濾波器和無源電力濾波器串聯(lián)后與負(fù)載并聯(lián)，稱為并聯(lián)混合有源電力濾波器。
圖2是圖1所示并聯(lián)混合有源電力濾波器的諧波等效電路。公知的控制方法為，將有源濾波器部分按(1)式控制為一個(gè)受控電壓源UcUc＝K.Ish(1)其中Uc是有源濾波器部分的輸出電壓，Ish是電網(wǎng)側(cè)電流的諧波分量，K為一大于0的實(shí)數(shù)常量。由此并參照?qǐng)D2可以導(dǎo)出描述濾波器濾波效果的方程Ish=UshZsh+Zfh+K+ZfhZsh+Zfh+KIlh---(2)]]>其中Ush電網(wǎng)電壓的諧波分量，Zsh是電網(wǎng)諧波阻抗，Zfh是無源濾波器的諧波阻抗，Ilh是負(fù)載電流的諧波分量。
因無源濾波器部分是由串聯(lián)諧振于諧波頻率的電容和電感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其諧波阻抗Zfh很小，因此如果忽略Ush的影響，當(dāng)K較大時(shí)，有Ish＜＜Ilh，負(fù)載諧波電流將得到很好的濾除，同時(shí)由于K的存在，較好地抑制了Ush導(dǎo)致的諧波電流。
上述公知控制方法存在的一個(gè)嚴(yán)重問題是，無法有效限制混合有源電力濾波器的補(bǔ)償電流Ifh，當(dāng)Ifh大于濾波器的額定補(bǔ)償容量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致濾波器過載甚至燒毀。
由(2)式可以導(dǎo)出，混合有源電力濾波器的補(bǔ)償電流Ifh為Ifh=Ish-Ilh=UshZsh+Zfh+K-Zsh+KZsh+Zfh+KIlh---(3)]]>式中各量只有K是可控的。當(dāng)K較大時(shí)，(3)式可近似為Ifh≈-Ilh(4)即負(fù)載的諧波電流幾乎全部流入濾波器，如果負(fù)載的諧波電流超過濾波器的額定補(bǔ)償容量，則會(huì)導(dǎo)致過載。此時(shí)唯一的辦法是減小K，但即使將K減為0仍有
Ifh=Ish-Ilh=UshZsh+Zfh-ZshZsh+ZfhIlh---(5)]]>(5)式實(shí)際為無源濾波器特性，因此過載問題并沒有真正得到解決。例如若Zsh較大，則負(fù)載諧波電流仍會(huì)大部分流入濾波器，如果負(fù)載的諧波電流超過濾波器的額定補(bǔ)償容量則仍會(huì)導(dǎo)致過載。同時(shí)，如果存在Zsh+Zfh→0的情況還會(huì)導(dǎo)致諧波放大或共振問題。
另一種公知的控制方法為，將有源濾波器部分按(6)式控制為一個(gè)受控電壓源UcUc＝Ks·Ish+Klh·Ilh(6)其中Ks為一大于0的實(shí)數(shù)常量，而要求Klh＝Zfh，即要求Klh與無源濾波器的諧波阻抗Zfh相等，是一復(fù)數(shù)。此時(shí)描述濾波器濾波效果的方程為Ish=UshZsh+Zfh+Ks+Zfh-KlhZsh+Zfh+KsIlh---(7)]]>此方法的控制目的是使Ish＝0或Ifh＝-Ilh，以實(shí)現(xiàn)完全濾波，也沒有解決如何限制混合有源電力濾波器的補(bǔ)償電流Ifh、防止濾波器過載的問題。
因此，按公知技術(shù)控制的混合有源電力濾波器不具備對(duì)輸出補(bǔ)償電流的有效控制能力和過載抑制能力，使其運(yùn)行安全性和對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)性受到嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有混合有源電力濾波器不具備對(duì)輸出補(bǔ)償電流的有效控制能力和過載抑制能力，使其運(yùn)行安全性和對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)性受到嚴(yán)重影響等問題。為此本發(fā)明提供了一種混合有源電力濾波器，這種混合有源電力濾波器在保持公知混合有源電力濾波器各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，具備對(duì)補(bǔ)償電流的控制能力。當(dāng)負(fù)載電流諧波含量過大時(shí)，該濾波器可自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)部分補(bǔ)償，保證無論負(fù)載如何變化，濾波器均能在額定補(bǔ)償容量限額內(nèi)運(yùn)行，因此負(fù)載適應(yīng)能力和運(yùn)行安全性得到本質(zhì)性提高。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種混合有源電力濾波器的控制方法，以實(shí)現(xiàn)上述混合有源電力濾波器的技術(shù)特性，提高濾波器的工作能力。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種混合有源電力濾波器，它由有源濾波器和無源濾波器串聯(lián)組成濾波器支路，該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)，它還包括電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I和補(bǔ)償電流檢測(cè)器II；電流檢測(cè)器I一端接電網(wǎng)輸入回路，另一端接有源濾波器；電流檢測(cè)器II一端接濾波器支路，另一端接有源濾波器。
所述電流檢測(cè)器I和電流檢測(cè)器II為電流互感器；其中電流檢測(cè)器I的一次側(cè)串聯(lián)在電網(wǎng)輸入回路中，二次側(cè)與有源濾波器連接；電流檢測(cè)器II的一次側(cè)串聯(lián)在濾波器支路中，二次側(cè)與有源濾波器連接。
所述有源濾波器至少包括電流檢測(cè)單元I、電流檢測(cè)單元II、控制單元、增益調(diào)節(jié)單元、加法單元I、諧波運(yùn)算單元、放大單元、PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器和耦合變壓器；其中電流檢測(cè)單元I的輸入端與電流互感器I連接，輸出端與控制單元的一個(gè)輸入端連接，還與加法單元I的一個(gè)輸入端連接；電流檢測(cè)單元II的輸入端與電流互感器II連接，輸出端與控制單元的另一個(gè)輸入端連接，還與增益調(diào)節(jié)單元的輸入端連接；控制單元的一個(gè)控制輸出端與增益調(diào)節(jié)單元的控制端連接，另一個(gè)控制輸出端與放大單元的控制端連接；增益調(diào)節(jié)單元的輸出端與加法單元I的另一個(gè)輸入端連接；加法單元的輸出端與諧波運(yùn)算單元的輸入端連接；諧波運(yùn)算單元的輸出端與放大單元的輸入端連接；放大單元的輸出端與PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的指令電壓輸入端連接；PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的輸出端與耦合變壓器的一次側(cè)連接，耦合變壓器的二次側(cè)作為有源濾波器的輸出端串聯(lián)在濾波器支路中。
所述無源濾波器包括至少一個(gè)由電容器和電感器串聯(lián)組成的單調(diào)諧濾波器，當(dāng)所述無源濾波器包括的單調(diào)諧濾波器個(gè)數(shù)大于一時(shí)，它們相互并聯(lián)連接。
一種混合有源電力濾波器控制方法，該方法為，(1)將有源濾波器和無源濾波器串聯(lián)組成濾波器支路后，將該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)；(2)在電網(wǎng)輸入回路中串聯(lián)上電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I的一次側(cè)；在濾波器支路中串聯(lián)上補(bǔ)償電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器II的一次側(cè)；(3)兩電流檢測(cè)器將檢測(cè)到的電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If信號(hào)送入有源濾波器，有源濾波器對(duì)兩電流進(jìn)行運(yùn)算處理后得到控制電壓Uc＝K1·Ish+K2·Ifh其中K1的值和K2值為可控參量，Ish和Ifh分別為Is和的If的諧波分量；(4)將控制電壓Uc＝K1·Ish+K2.Ifh施加到濾波器支路中；(5)通過控制K1的值和K2值，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。
所述步驟(3)中，有源濾波器對(duì)電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If電流信號(hào)的處理方法為，(1)由電流互感器I、電流檢測(cè)單元I、電流互感器II、電流檢測(cè)單元II分別對(duì)電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If進(jìn)行檢測(cè)，取得與被測(cè)電流成下比的電壓信號(hào)R0Is和R0If，其中R0為等效采樣電阻；(2)利用增益調(diào)節(jié)單元對(duì)R0If的幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到A1R0If，其中A1為增益調(diào)節(jié)單元的增益值；(3)通過加法單元將R0Is與A1R0If相加得到R0Is+A1ROIf；(4)經(jīng)諧波運(yùn)算單元得到其諧波分量R0Ish+A1R0Ifh；(5)再經(jīng)放大單元放大后得到A2R0Ish+A1A2R0Ifh，其中A2為放大單元的增益值；(6)以A2R0Ish+A1A2R0Ifh作為指令信號(hào)送入PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器，得到控制電壓UcUc＝K1·Ish+K2·Ifh并通過耦合變壓器施加到濾波器支路中；其中K1＝A2A3R0，K2＝A1A2A3R0，為兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，它們均為大于0的受控實(shí)數(shù)變量；A3為PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的增益值，包含耦合變壓器的變比。
所述步驟(3)中，在檢測(cè)濾波器補(bǔ)償電流If時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律If＝Is-Il，通過對(duì)網(wǎng)側(cè)源電流Is和負(fù)載電流Il的檢測(cè)計(jì)算得出。
所述步驟(3)中，在檢測(cè)網(wǎng)側(cè)源電流Is時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律Is＝Il+If，通過對(duì)負(fù)載電流Il和濾波器補(bǔ)償電流If的檢測(cè)計(jì)算得出。
本發(fā)明在檢測(cè)電網(wǎng)輸入回路電流Is的同時(shí)，檢測(cè)濾波器回路電流If，并將公知控制方法Uc＝K·Ish變?yōu)閁c＝K1·Ish+K2·Ifh(8)相應(yīng)的濾波效果方程變?yōu)镮sh=UshZsh+Zfh+K1+K2+Zfh+K2Zsh+Zfh+K1+K2Ilh---(9)]]>Ifh=Ish-Ilh=UshZsh+Zfh+K1+K2-Zsh+K1Zsh+Zfh+K1+K2Ilh---(10)]]>當(dāng)K1較大時(shí)，(10)可近似為Ifh≈UshK1+K2-K1K1+K2Ilh---(11)]]>由(11)式可知，通過控制K1和K2的大小可有效控制濾波器的補(bǔ)償電流Ifh。在K1確定的情況下，若令K2＝0，則可得到與公知控制方法相同的濾波效果；如果Ilh超過濾波器的額定補(bǔ)償能力，只要適當(dāng)增大K2，即可減小補(bǔ)償電流Ifh，實(shí)現(xiàn)部分補(bǔ)償。由此可實(shí)現(xiàn)無論負(fù)載如何變化，濾波器均能在額定補(bǔ)償容量限額內(nèi)運(yùn)行的控制效果。同時(shí)，濾波器對(duì)Ush所導(dǎo)致的諧波電流的抑制作用也更好。因此，本發(fā)明提供的混合有源電力濾波器結(jié)構(gòu)和控制方法能使混合有源濾波器的負(fù)載適應(yīng)能力和運(yùn)行安全性得到本質(zhì)性提高。
本發(fā)明的有益效果是(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；(2)能夠方便有效地控制并聯(lián)混合有源電力濾波器的補(bǔ)償量，使濾波器對(duì)其輸出補(bǔ)償電流具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，始終運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)；(3)能夠有效防止混合有源電力濾波器因過載導(dǎo)致的停機(jī)或損壞；(4)使混合有源電力濾波器的阻帶底部更平坦，兼顧對(duì)各種頻率諧波的濾波效果。


圖1為現(xiàn)有混合有源電力濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的諧波等效電路圖；圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明在三相三線系統(tǒng)中的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明在三相四線系統(tǒng)中的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.有源濾波器，2.無源濾波器，3.電流檢測(cè)器I，4.電流檢測(cè)器II，1-1.電流檢測(cè)單元I，1-2.電流檢測(cè)單元II，1-3.控制單元，1-4.增益調(diào)節(jié)單元，1-5.加法單元I，1-6.諧波運(yùn)算單元，1-7.放大單元，1-8.PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器，1-9.耦合變壓器，1-10.減法單元，1-11.加法單元II。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖3所示，一種混合有源電力濾波器，它由有源濾波器1和無源濾波器2串聯(lián)組成濾波器支路，該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)，它還包括電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I3和補(bǔ)償電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器II4；其中，電流檢測(cè)器I3和電流檢測(cè)器II4均為電流互感器，電流檢測(cè)器I的一次側(cè)串聯(lián)在電網(wǎng)輸入回路中，二次側(cè)與有源濾波器中的電流檢測(cè)單元I1-1連接，電流檢測(cè)器II的一次側(cè)串聯(lián)在濾波器支路中，二次側(cè)與有源濾波器中的電流檢測(cè)單元II1-2連接。
如圖4所示，所述有源濾波器1至少包括電流檢測(cè)單元I1-1、電流檢測(cè)單元II1-2、控制單元1-3、增益調(diào)節(jié)單元1-4、加法單元I1-5、諧波運(yùn)算單元1-6、放大單元1-7、PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器1-8和耦合變壓器1-9。電流檢測(cè)單元I1-1的輸入端與電流檢測(cè)器I3的二次側(cè)連接，輸出端與控制單元1-3的一個(gè)輸入端連接，還與加法單元I1-5的一個(gè)輸入端連接；電流檢測(cè)單元II1-2的輸入端與電流檢測(cè)器II4的二次側(cè)連接，輸出端與控制單元1-3的另一個(gè)輸入端連接，還與增益調(diào)節(jié)單元1-4的輸入端連接；控制單元1-3的一個(gè)控制輸出端與增益調(diào)節(jié)單元1-4的控制端連接，另一個(gè)控制輸出端與放大單元1-7的控制端連接；增益調(diào)節(jié)單元1-4的輸出端與加法單元I1-5的另一個(gè)輸入端連接；加法單元1-5的輸出端與諧波運(yùn)算單元1-6的輸入端連接；諧波運(yùn)算單元1-6的輸出端與放大單元1-7的輸入端連接；放大單元1-7的輸出端與PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器1-8的指令電壓輸入端連接；PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器1-8的輸出端與耦合變壓器1-9的一次側(cè)連接，耦合變壓器1-9的二次側(cè)作為有源濾波器1的輸出端串聯(lián)在濾波器支路中。
一種混合有源電力濾波器控制方法，該方法為，(1)由有源濾波器1和無源濾波器2串聯(lián)組成濾波器支路后，將該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)；(2)在電網(wǎng)輸入回路中串聯(lián)上電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I3的一次側(cè)；在濾波器支路中串聯(lián)上補(bǔ)償電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器II4的一次側(cè)；(3)由電流檢測(cè)器I3、電流檢測(cè)單元I1-1、電流檢測(cè)器II4、電流檢測(cè)單元II1-2分別對(duì)電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If進(jìn)行檢測(cè)，取得與被測(cè)電流成正比的電壓信號(hào)R0Is和R0If，其中R0為等效采樣電阻；
(4)利用增益調(diào)節(jié)單元1-4對(duì)R0If的幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到A1R0If，其中A1為增益調(diào)節(jié)單元1-4的增益值；(5)通過加法單元1-5將R0Is與A1R0If相加得到R0Is+A1R0If；(6)經(jīng)諧波運(yùn)算單元1-6得到其諧波分量R0Ish+A1R0Ifh；(7)再經(jīng)放大單元1-7放大后得到A2R0Ish+A1A2R0Ifh，其中A2為放大單元1-7的增益值；(8)以A2R0Ish+A1A2R0Ifh作為指令信號(hào)送入PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器，得到控制電壓UcUc＝K1·Ish+K2·Ifh其中K1＝A2A3R0，K2＝A1A2A3R0，為兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，它們均為大于0的受控實(shí)數(shù)變量；A3為PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器1-8的增益值(包含耦合變壓器的變比)；(8)將控制電壓 Uc＝K1·Ish+K2·Ifh通過耦合變壓器1-9施加到濾波器支路中；(9)通過控制單元1-3控制增益A1的大小和A2的大小，可控制K1的值和K2值，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。
所述步驟(3)中，在檢測(cè)濾波器補(bǔ)償電流If時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律If＝Is-Il，通過對(duì)網(wǎng)側(cè)源電流Is和負(fù)載電流Il的檢測(cè)計(jì)算得出；檢測(cè)網(wǎng)側(cè)源電流Is時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律Is＝Il+If，通過對(duì)負(fù)載電流Il和濾波器補(bǔ)償電流If的檢測(cè)計(jì)算得出。圖5和圖6為相應(yīng)的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7和圖8分別為本發(fā)明在三相三線系統(tǒng)和三相四線系統(tǒng)中的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。此時(shí)電流檢測(cè)器I3和電流檢測(cè)器II4各由三個(gè)相同規(guī)格的電流互感器構(gòu)成，以分別測(cè)量三相電流；電流檢測(cè)單元I1-1、電流檢測(cè)單元II1-2、控制單元1-3、增益調(diào)節(jié)單元1-4、加法單元I1-5、諧波運(yùn)算單元1-6、放大單元1-7、PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器1-8均為能夠同時(shí)處理三相分量的功能單元，耦合變壓器1-9為一個(gè)三相變壓器或包括三個(gè)單相變壓器；無源濾波器2由三組相同的單相無源濾波器構(gòu)成。其中當(dāng)用于三相三線系統(tǒng)時(shí)，電流檢測(cè)器I3和電流檢測(cè)器II4也可各由兩個(gè)相同規(guī)格的電流互感器構(gòu)成，分別測(cè)量?jī)上嚯娏?，第三相電流可由電流?jié)點(diǎn)定律計(jì)算得出。
圖3至圖8所示實(shí)施方案中的功能單元均可用公知技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如電流檢測(cè)單元可由一個(gè)(用于三相系統(tǒng)時(shí)為三個(gè))采樣電阻Rs構(gòu)成，假定電流互感器變比為m，則對(duì)于被測(cè)電流I的采樣電壓為mRsI，即等效電阻R0＝mRs；增益調(diào)節(jié)單元可用AD633、AD835等模擬乘法器集成電路構(gòu)成；控制單元可用ATMEG16等單片計(jì)算機(jī)構(gòu)成；加法單元、減法單元和放大單元均可用LM324、TL074等集成運(yùn)算放大器構(gòu)成；諧波運(yùn)算單元可用TMS320LF2401A等DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)組成的數(shù)字濾波器構(gòu)成；PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器可用高頻PWM電壓型逆變器構(gòu)成。另外，除電流檢測(cè)單元、PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器和耦合變壓器外，各功能單元的運(yùn)算與控制功能也可用TMS320LF2407A、TMS320F2812等DSP芯片為核心，構(gòu)成數(shù)字化控制系統(tǒng)，按照本發(fā)明所述控制方法編制控制軟件，以數(shù)字運(yùn)算方式綜合實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種混合有源電力濾波器，它由有源濾波器和無源濾波器串聯(lián)組成濾波器支路，該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)，其特征是它還包括電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I和補(bǔ)償電流檢測(cè)器II；電流檢測(cè)器I一端接電網(wǎng)輸入回路，另一端接有源濾波器；電流檢測(cè)器II一端接濾波器支路，另一端接有源濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波器，其特征是所述電流檢測(cè)器I和電流檢測(cè)器II為電流互感器；其中電流檢測(cè)器I的一次側(cè)串聯(lián)在電網(wǎng)輸入回路中，二次側(cè)與有源濾波器連接；電流檢測(cè)器II的一次側(cè)串聯(lián)在濾波器支路中，二次側(cè)與有源濾波器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合有源電力濾波器，其特征是所述有源濾波器至少包括電流檢測(cè)單元I、電流檢測(cè)單元II、控制單元、增益調(diào)節(jié)單元、加法單元I、諧波運(yùn)算單元、放大單元、PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器和耦合變壓器；其中電流檢測(cè)單元I的輸入端與電流互感器I連接，輸出端與控制單元的一個(gè)輸入端連接，還與加法單元I的一個(gè)輸入端連接；電流檢測(cè)單元II的輸入端與電流互感器II連接，輸出端與控制單元的另一個(gè)輸入端連接，還與增益調(diào)節(jié)單元的輸入端連接；控制單元的一個(gè)控制輸出端與增益調(diào)節(jié)單元的控制端連接，另一個(gè)控制輸出端與放大單元的控制端連接；增益調(diào)節(jié)單元的輸出端與加法單元I的另一個(gè)輸入端連接；加法單元的輸出端與諧波運(yùn)算單元的輸入端連接；諧波運(yùn)算單元的輸出端與放大單元的輸入端連接；放大單元的輸出端與PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的指令電壓輸入端連接；PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的輸出端與耦合變壓器的一次側(cè)連接，耦合變壓器的二次側(cè)作為有源濾波器的輸出端串聯(lián)在濾波器支路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波器，其特征是所述無源濾波器包括至少一個(gè)由電容器和電感器串聯(lián)組成的單調(diào)諧濾波器，當(dāng)所述無源濾波器包括的單調(diào)諧濾波器個(gè)數(shù)大于一時(shí)，它們相互并聯(lián)連接。
5.一種權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波器控制方法，其特征是該方法為，(1)將有源濾波器和無源濾波器串聯(lián)組成濾波器支路后，將該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)；(2)在電網(wǎng)輸入回路中串聯(lián)上電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I的一次側(cè)；在濾波器支路中串聯(lián)上補(bǔ)償電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器II的一次側(cè)；(3)兩電流檢測(cè)器將檢測(cè)到的電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If信號(hào)送入有源濾波器，有源濾波器對(duì)兩電流信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后得到控制電壓Uc＝K1·Ish+K2·Ifh其中K1的值和K2值為可控參量，Ish和Ifh分別為Is和的If的諧波分量；(4)將控制電壓Uc＝K1·Ish+K2·Ifh施加到濾波器支路中；(5)通過控制K1的值和K2值，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合有源電力濾波器控制方法，其特征是所述步驟(3)中，有源濾波器對(duì)電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If電流信號(hào)的處理方法為，(1)由電流互感器I、電流檢測(cè)單元I、電流互感器II、電流檢測(cè)單元II分別對(duì)電網(wǎng)側(cè)源電流Is和濾波器補(bǔ)償電流If進(jìn)行檢測(cè)，取得與被測(cè)電流成正比的電壓信號(hào)R0Is和R0If，其中R0為等效采樣電阻；(2)利用增益調(diào)節(jié)單元對(duì)R0If的幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到A1R0If，其中A1為增益調(diào)節(jié)單元的增益值；(3)通過加法單元將R0Is與A1R0If相加得到R0Is+A1R0If；(4)經(jīng)諧波運(yùn)算單元得到其諧波分量R0Ish+A1R0Ifh；(5)再經(jīng)放大單元放大后得到A2R0Ish+A1A2R0Ifh，其中A2為放大單元的增益值；(6)以A2R0Ish+A1A2R0Ifh作為指令信號(hào)送入PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器，得到控制電壓UcUc＝K1·Ish+K2·Ifh并通過耦合變壓器施加到濾波器支路中；其中K1＝A2A3R0，K2＝A1A2A3R0，為兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，它們均為大于0的受控實(shí)數(shù)變量；A3為PWM補(bǔ)償電壓發(fā)生器的增益值，包含耦合變壓器的變比。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合有源電力濾波器控制方法，其特征是所述步驟(3)中，在檢測(cè)濾波器補(bǔ)償電流If時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律If＝Is-Il，通過對(duì)網(wǎng)側(cè)源電流Is和負(fù)載電流Il的檢測(cè)計(jì)算得出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合有源電力濾波器控制方法，其特征是所述步驟(3)中，在檢測(cè)網(wǎng)側(cè)源電流Is時(shí)可直接測(cè)得，也可利用電流節(jié)點(diǎn)定律Is＝Il+If通過對(duì)負(fù)載電流Il和濾波器補(bǔ)償電流If的檢測(cè)計(jì)算得出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合有源電力濾波器及其控制方法。解決了現(xiàn)有混合有源電力濾波器不具備對(duì)輸出補(bǔ)償電流的有效控制能力和過載抑制能力，使其運(yùn)行安全性和對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)性受到嚴(yán)重影響等問題，在保持公知混合有源電力濾波器各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，具備對(duì)補(bǔ)償電流的控制能力。其結(jié)構(gòu)為它由有源濾波器和無源濾波器串聯(lián)組成濾波器支路，該支路與需要濾波的非線性負(fù)載并聯(lián)，它還包括電網(wǎng)電流檢測(cè)用電流檢測(cè)器I和補(bǔ)償電流檢測(cè)器II；電流檢測(cè)器I一端接電網(wǎng)輸入回路，另一端接有源濾波器；電流檢測(cè)器II一端接濾波器支路，另一端接有源濾波器。
文檔編號(hào)H02J3/01GK1972060SQ20061007055
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者李建明, 遲恩先 申請(qǐng)人:山東山大華天科技股份有限公司