專利名稱：混合型有源濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力有源濾波器，具體地說是一種混合型有源濾波器。
背景技術：
近年來，諧波污染是電能質(zhì)量中較為突出的問題，諧波的有效治理對電力系統(tǒng)和電力用戶具有重要的意義。對于高電壓、大容量諧波源，目前市場上主要采用LC無源濾波器(PassiveFilter, PF)進行補償，盡管它具有初期投資小、結構簡單等優(yōu)點，但其濾波性能對系統(tǒng)阻抗、頻率等參數(shù)變化要求極其敏感，難以達到預期的濾波效果。有源電力濾波器(Active PowerFilter, APF)雖然能克服PF存在的缺陷，但其安裝容量則受開關器件水平的限制。將PF和APF相結合組成的混合型有源電力濾波器(Hy-brid Active Power Filter, HAPF)則可以彌補兩者的不足，降低諧波補償系統(tǒng)的初期投資，提高性價比，并實現(xiàn)了 APF實用化及抑制諧波的目的。
混合型常見結構有3種并聯(lián)型APF與PF并聯(lián)、APF與并聯(lián)的PF串聯(lián)、串聯(lián)型APF與PF并聯(lián)。在并聯(lián)型APF與PF并聯(lián)的結構中，APF補償PF作用后殘余的諧波電流，由于PF可濾除大部分諧波，因此所需的APF容量較小。但是電源與APF及APF與PF之間存在著諧波通道，特別是APF與PF之間的諧波通道很可能使APF的諧波電流流入PF及電網(wǎng)中其他節(jié)點連接的濾波電容中。由于大型供配電站通常希望在濾除諧波的同時進行無功功率補償。采用并聯(lián)型APF與PF串聯(lián)的結構在變壓器的耦合作用下，使基波無功電流流過APF。這樣就增大了 APF的容量，同時也必然增大實現(xiàn)變流器的技術難度和成本，從而限制了 APF在大型變電站的應用。在串聯(lián)型APF與PF并聯(lián)的結構中，諧波基本由PF補償，APF可視為一個可變阻抗，對基波的阻抗為0。對諧波呈現(xiàn)高阻抗，阻止諧波電流流入電網(wǎng)，同時還能抑制電網(wǎng)與PF可能產(chǎn)生的諧振，改善了PF的濾波特性，但其結構不易安裝。發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種混合型有源濾波器，其可以既補償諧波，又補償無功；克服L-C濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響，易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的缺點；有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量??；有源、無源混合使用，充分發(fā)揮無源和有源的各自優(yōu)點，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案-
一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別
3與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅動電路連接，驅動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
有源濾波器與基波諧振電路并聯(lián)，源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串聯(lián)后均與電網(wǎng)連接。
所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路均設有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模塊構成自換相橋式電路，即逆變電路。大大降低了成本。
所述有源濾波器的主電路部分的電力M0SFET模塊可由IGBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊替換。
所述有源濾波器中的逆變電路與無源濾波的連接采用平波電抗器。消除了兩者之間的本身性能的影響。 -
所述控制器的硬件結構采用TMS320F2812+CPLD組合。所述驅動電路與電力M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
所述擴展器的前端與無源濾波裝置和有源濾波裝置的一次開關的輔助觸點聯(lián)接,后端與
控制器聯(lián)接，所有的開關量均通過擴展器接入控制器。
本實用新型的TMS320F2812、 CPLD和驅動電路均為現(xiàn)有模塊，在此不再贅述。一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器
串聯(lián)后與電網(wǎng)連接。
一次系統(tǒng)部分，有源濾波和基波諧振電路并聯(lián)，基波諧振電路濾除基波無功電流，大大提髙了有源濾波輸出容量，基波諧振電路的參數(shù)設計要與有源濾波準確匹配，這是我公司特有的設計方法。
無源濾波部分能濾除大部分諧波，其余的諧波由有源濾波來濾除，裝置的性能與相同容量的有源濾波效果相仿，但成本大大降低了。無源濾波部分還能向電網(wǎng)中提供無功。諧波冶理與無功補償做到一體化。
二次系統(tǒng)部分，控制器的結構采用了DSP+CPLD組合，主要是為了提高對信號的處理速度。為了提高控制器的可靠性，二次部分采用了擴展器，開關量的控制全由擴展器來管理，一是分擔了控制器的控制量，增強控制器的性能。二是避免開關量對控制器的干擾。裝置的二次部分采用了閉環(huán)控制結構。裝置采用了擴展器，監(jiān)測裝置的開關量，能與其它裝置兼容。
驅動電路部分，采用了光纖觸發(fā)逆變電路的方式，把強電和弱電分開，增強了抗干擾性能，對于無源部分的控制，采用了PWM波觸發(fā)晶閘管的方式，實現(xiàn)了過零投切的方式
圖l是本實用新型二次原理圖；圖2是本實用新型一次原理圖；具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。
一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅動電路連接，驅動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
擴展器的使用，一是降低了控制器的工作量，二是增強了控制器抗千擾性能，所述有源濾波器與基波諧振電路并聯(lián)，濾除了基波無功電流，提高了有源濾波的輸出容
量；源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串聯(lián)
后均與電網(wǎng)連接。
所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路設有所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路設有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模塊構成自換相橋式電路，即逆變電路，大大降低了成本。
所述有源濾波器中的逆變電路與無源濾波的連接采用平波電抗器，消除了兩者之間的本身性能的影響。
所述控制器的硬件結構采用TMS320F2812+CPLD組合，提高了數(shù)據(jù)處理的能力。所述驅動電路與電力M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
所述擴展器的前端與無源濾波裝置和有源濾波裝置的一次開關的輔助觸點聯(lián)接,后端與控制器聯(lián)接，所有的開關量均通過擴展器接入控制器。
本實用新型的TMS320F2812、 CPLD和驅動電路均為現(xiàn)有模塊，在此不再贅述。
本實用新型把有源濾波和無源濾波接合起來，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，達到諧波冶理的目的。有源濾波和無源濾波串聯(lián)接接入電網(wǎng)，得用無源濾波濾除量大的低次諧波，利用有源濾波濾除其它的高次諧波，最后達到諧波冶理的效果。
有源濾波通過無源濾波接入電網(wǎng)，能大大提高有源濾波的耐壓性，使有源濾波部分的性能大大提高，這樣就可以使有源濾波部分容量做的很小，逆變電路就可以采用電力MOSFET模塊，進一步降低裝置的成本。
與有源濾波并聯(lián)的基波諧振電路，能濾除基波的無功，基波的無功不再通過有源濾波器，這樣大大提高了有源濾波的輸出容量，提高諧波冶理的效果。
有源濾波和無源濾波統(tǒng)一控制，具備三相分補和共補的功能，能抑制三相不平衡和電壓的
5波動和閃變。
裝置的二次部分由控制器，測量電路，擴展器，光纖和驅動電路組成?？刂破鞑捎昧薉SP+CPLD組合方式，這種結構能大大提升控制器的信號處理量和處理速度。
測量電路可通過電網(wǎng)上的PT， CT的二次端采集電壓電流信號，測量電路對電壓電流信號做高速的計算，計算出電網(wǎng)中的諧波含量，然后把信號傳輸?shù)娇刂破鳎刂破魍ㄟ^此數(shù)據(jù)控制無源濾波和有源濾波，統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)工作，達到冶理諧波的目的。
權利要求1.一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，其特征在于所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅動電路連接，驅動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于有源濾波器與基波諧振電路 并聯(lián)，源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串 聯(lián)后均與電網(wǎng)連接。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述無源濾波器與電網(wǎng) 的每一相連接，每一相濾波支路均設有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模塊構成自換相橋式電路，即逆變電路。
5. 根據(jù)權利要求4所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器的主電路部 分的電力M0SFET模塊可由工GBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊替換。
6. 根據(jù)權利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器中的逆變電 路與無源濾波的連接采用平波電抗器。
7. 根據(jù)權利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述控制器的硬件結構采用 TMS320F2812+CPLD組合。
8. 根據(jù)權利要求1或6所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述驅動電路與電力 M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
9. 根據(jù)權利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述擴展器的前端與無源濾 波裝置和有源濾波裝置的一次開關的輔助觸點聯(lián)接,后端與控制器聯(lián)接，所有的開關量均通過 擴展器接入控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器APF和無源濾波器PF。本實用新型把有源濾波器和無源濾波器接合起來，利用無源濾波器濾除含量較大，幅值固定的低次諧波，利用有源濾波器濾除其它的，幅值和相位都在變化的高次諧波。本實用新型既完美濾除諧波，還能補償一定量的無功；本裝置克服無源濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響，易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的缺點；有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量?。挥性礊V波裝置、無源濾波裝置混合使用，充分發(fā)揮無源和有源的各自優(yōu)點，使成套裝置的補償容量大、電壓等級高，成本低、性能好。
文檔編號H02M1/12GK201417949SQ20092002603
公開日2010年3月3日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者孫國棟, 楊東廷 申請人:山東魯電電氣集團有限公司