專利名稱：新型并聯(lián)有源濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力諧波治理領(lǐng)域，具體涉及一種新型并聯(lián)有源濾波器。 技術(shù)背景有源電力濾波器主要有以下四類1)并聯(lián)型有源濾波器，主要包括傳統(tǒng)的并聯(lián)型 有源濾波器、諧波注入式濾波器和基于單周控制的有源電力濾波器，其中傳統(tǒng)的并聯(lián)型有 源濾波器是目前有源濾波器中真正產(chǎn)業(yè)化的方案，但是其成本很高。諧波注入式濾波器不 能補(bǔ)償基波無功功率，功能太單一，基于單周控制的有源濾波器一般適合中小功率領(lǐng)域。2) 混合型有源濾波器，主要包括并聯(lián)無源加串聯(lián)有源濾波器相結(jié)合的方案和無源與有源濾波 器串聯(lián)聯(lián)接的方案，這兩種混合型有源濾波器結(jié)構(gòu)不同，但是在原理是等效的，濾波效果上 也完全一致的。并聯(lián)無源加串聯(lián)有源濾波器相結(jié)合的方案可以采用較小容量的有源濾波器 完成大容量的濾波任務(wù)，但是該方案無法進(jìn)行無功補(bǔ)償，對(duì)所有的諧波都呈現(xiàn)同樣的阻抗， 所以無源支路太多(無法做到像后面基于基波磁通補(bǔ)償?shù)挠性礊V波器中的諧波阻抗與諧 波次數(shù)成正比從而可以減少無源濾波支路)，無源與有源濾波器串聯(lián)聯(lián)接的方案在正常工 作時(shí)逆變器上的電壓不高，但是在啟動(dòng)時(shí)逆變器上承受的電壓很高，逆變器無法正常工作。 上面兩類濾波器(除基于單周控制的有源電力濾波器以外)都要檢測(cè)和跟蹤諧波電流，而 諧波的頻帶較寬，因此這些濾波器對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置和控制器設(shè)計(jì)要求很高。3)統(tǒng)一電能 質(zhì)量控制器。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器中有兩個(gè)逆變器，一個(gè)串聯(lián)在系統(tǒng)中，一個(gè)并聯(lián)在諧波源 兩端，串聯(lián)的逆變器主要起諧波隔離、電壓調(diào)節(jié)以及補(bǔ)償閃變和不平衡電壓，并聯(lián)的逆變器 主要起諧波電流或負(fù)序電流補(bǔ)償和調(diào)節(jié)兩個(gè)逆變器的直流母線電壓，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制 都很復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)所有的功能。4)基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)有源濾波器和基于諧波磁通 補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)有源電力濾波器，基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)有源濾波器是申請(qǐng)者提出的一種有 源濾波器，它實(shí)際上屬于混合型有源濾波器，這種濾波器只需檢測(cè)、跟蹤基波電流，補(bǔ)償基 波磁通，因此對(duì)電流控制方式的頻帶要求不高，而且性能穩(wěn)定，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是該濾波 器是串聯(lián)在電力系統(tǒng)和負(fù)載之間，濾波器的保護(hù)困難，很難滿足電力系統(tǒng)或者某些負(fù)載高 可靠性的要求，這種有源濾波器還要加無源濾波器，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜?；谥C波磁通 補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)有源電力濾波器并聯(lián)在諧波源兩端，保護(hù)非常容易，但是該系統(tǒng)要檢測(cè)和跟蹤 的信號(hào)也是頻帶較寬的諧波，而且控制系統(tǒng)要求必須嚴(yán)格滿足諧波磁通補(bǔ)償條件，因此該 濾波器對(duì)控制精度和頻帶要求非常高。綜上所述，目前濾波器雖然種類繁多，但是真正產(chǎn)業(yè)化的濾波方案是傳統(tǒng)的并聯(lián) 型有源濾波器，而且其應(yīng)用范圍僅限于低壓領(lǐng)域，直接用于高壓系統(tǒng)的并聯(lián)型有源濾波器 的成本過高?；旌闲陀性礊V波器將無源濾波器和有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，有源濾波器 部分具有較小的容量，成本較低，是有源濾波器的一個(gè)發(fā)展方向，但是由于上述提到的原因 目前還沒有大范圍推廣。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為了克服上述所提到的有源濾波方式主要存在的以下三類缺 點(diǎn)一要檢測(cè)和跟蹤諧波電流，而諧波的頻帶較寬，因此這些濾波器對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置和控 制器設(shè)計(jì)要求很高本；二結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜；三功能單一，只能進(jìn)行諧波之類，不能解決無功 問題。本實(shí)用新型提供一種新型并聯(lián)有源濾波器，對(duì)現(xiàn)有有源濾波方式存在的上述三類缺 點(diǎn)都能有效地解決或彌補(bǔ)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為新型并聯(lián)有源濾波器，主要由帶氣隙的變壓器、諧波源、基波電壓檢測(cè)單元、電流 控制與驅(qū)動(dòng)單元及電力電子逆變器組成，其特征為將所述帶氣隙的變壓器一次側(cè)并聯(lián)在 電力系統(tǒng)與諧波源兩端，所述帶氣隙的變壓器二次側(cè)與一并聯(lián)有電容的電力電子逆變器、 濾波電容、電感組成回路，基波電壓檢測(cè)單元一端經(jīng)電壓互感器與所述帶氣隙的變壓器的 一次側(cè)相連成回路，基波電壓檢測(cè)單元另一端與電流控制與驅(qū)動(dòng)單元相連，電流控制與驅(qū) 動(dòng)單元與電力電子逆變器相連。本實(shí)用新型的其基本原理為將一個(gè)帶有氣隙的變壓器一次側(cè)并聯(lián)在電力系統(tǒng)和 諧波源兩端，檢測(cè)變壓器一次側(cè)的基波電壓，以該基波電壓作為參考信號(hào)，通過電力電子逆 變器產(chǎn)生一個(gè)基波電壓源施加到變壓器的二次側(cè)，調(diào)節(jié)施加到二次側(cè)的電壓源的大小可以 使并聯(lián)變壓器對(duì)基波呈現(xiàn)一個(gè)可調(diào)電抗器來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償、而同時(shí)對(duì)諧波呈現(xiàn)為低阻抗， 從而構(gòu)成一種真正實(shí)用的并聯(lián)型有源濾波器。本實(shí)用新型的濾波器結(jié)構(gòu)和控制非常簡(jiǎn)單、保護(hù)非常容易，基波電壓檢測(cè)更加方 便，很容易用于高壓系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓畸變小。

圖Ia為帶氣隙串聯(lián)變壓器電路圖。圖Ib為帶氣隙串聯(lián)變壓器的T型等效電路圖。圖2為新型并聯(lián)型有源濾波器的原理圖。圖3為基波等效電路圖。圖4為諧波等效電路圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。如圖2所示，主要由帶氣隙的變壓器、諧波源、基波電壓檢測(cè)單元、電流控制與驅(qū) 動(dòng)單元及電力電子逆變器組成，將所述帶氣隙的變壓器一次側(cè)并聯(lián)在電力系統(tǒng)與諧波源兩 端，所述帶氣隙的變壓器二次側(cè)與一并聯(lián)有電容的電力電子逆變器、濾波電容、電感組成回 路，基波電壓檢測(cè)單元一端經(jīng)電壓互感器與所述帶氣隙的變壓器的一次側(cè)相連成回路，基 波電壓檢測(cè)單元另一端與電流控制與驅(qū)動(dòng)單元相連，電流控制與驅(qū)動(dòng)單元與電力電子逆變 器相連。如圖2將一個(gè)帶氣隙的變壓器一次側(cè)AX并聯(lián)在電力系統(tǒng)Usys和諧波源兩端，帶 氣隙的變壓器二次側(cè)并聯(lián)慮波電容Cf、串聯(lián)濾波電感Lf后連接到電力電子逆變器側(cè)，電壓 互感器TV檢測(cè)變壓器一次側(cè)的電壓，經(jīng)過基波電壓檢測(cè)單元得出基波電壓，以該基波電壓
4作為參考信號(hào)，通過電流控制與驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)電力電子逆變器產(chǎn)生一個(gè)基波電壓源施加 到變壓器的二次側(cè)，調(diào)節(jié)施加到二次側(cè)的電壓源的大小可以使并聯(lián)變壓器對(duì)基波呈現(xiàn)一個(gè) 可調(diào)電抗器來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償、而同時(shí)對(duì)諧波呈現(xiàn)為低阻抗。具體原理如下圖Ia所示為一帶氣隙的變壓器電路，一次側(cè)繞組AX的匝數(shù)為W1，二次側(cè)繞組ax 的匝數(shù)為W2，一次側(cè)與二次側(cè)的匝比為可k = W1/W2,按照變壓器慣例選擇正方向，該變壓 器的T形等效電路如圖Ib所示(i2折算到變壓器一次側(cè)后為《)，其中=Z1 = ri+jXl是一次 側(cè)AX線圈的漏阻抗-,A =< + jx丨為變壓器二次側(cè)折算到一次側(cè)的漏阻抗；Zm = rffl+jxffl為變 壓器勵(lì)磁阻抗。如圖2所示將此變壓器一次側(cè)AX并聯(lián)在電網(wǎng)和一個(gè)諧波源兩端，設(shè)一次側(cè) 的電壓為ul，檢測(cè)變壓器一次側(cè)基波電壓<)，并以該基波電壓為參考信號(hào)，采用一個(gè)電力 電子逆變器產(chǎn)生一個(gè)基波電壓,將施加到變壓器的二次側(cè)，下面根據(jù)疊加原理對(duì)于基 波和諧波分別討論
權(quán)利要求新型并聯(lián)有源濾波器，主要由帶氣隙的變壓器、諧波源、基波電壓檢測(cè)單元、電流控制與驅(qū)動(dòng)單元及電力電子逆變器組成，其特征為將所述帶氣隙的變壓器一次側(cè)并聯(lián)在系統(tǒng)與諧波源兩端，所述帶氣隙的變壓器二次側(cè)與一并聯(lián)有電容的電力電子逆變器、濾波電容、電感組成回路，基波電壓檢測(cè)單元一端經(jīng)電壓互感器與所述帶氣隙的變壓器的一次側(cè)相連成回路，基波電壓檢測(cè)單元另一端與電流控制與驅(qū)動(dòng)單元相連，電流控制與驅(qū)動(dòng)單元與電力電子逆變器相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型并聯(lián)有源濾波器，主要由帶氣隙的變壓器、諧波源、基波電壓檢測(cè)單元、電流控制與驅(qū)動(dòng)單元及電力電子逆變器組成，其特征為將所述帶氣隙的變壓器一次側(cè)并聯(lián)在系統(tǒng)與諧波源兩端，所述帶氣隙的變壓器二次側(cè)與一并聯(lián)有電容的電力電子逆變器、濾波電容、電感組成回路，基波電壓檢測(cè)單元一端經(jīng)電壓互感器與所述帶氣隙的變壓器的一次側(cè)相連成回路，基波電壓檢測(cè)單元另一端與電流控制與驅(qū)動(dòng)單元相連，電流控制與驅(qū)動(dòng)單元與電力電子逆變器相連。本實(shí)用新型的濾波器結(jié)構(gòu)和控制非常簡(jiǎn)單、保護(hù)非常容易，基波電壓檢測(cè)更加方便，很容易用于高壓系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓畸變小。
文檔編號(hào)H02J3/01GK201699418SQ20102017213
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者李達(dá)義, 羅斐 申請(qǐng)人:武漢市通益電氣有限公司