專利名稱：一種礦用混合型有源電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力濾波器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種礦用混合型有源電力濾波器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)由于煤礦生產(chǎn)和節(jié)能需要，井下低壓配電網(wǎng)接入變流器等非線性負(fù)載數(shù)量增多、功率增大，由此產(chǎn)生的諧波造成電能浪費(fèi)及電網(wǎng)污染等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，井下配電網(wǎng)諧波治理的必要性增大。電力濾波器是電網(wǎng)諧波治理的主要裝置，其主要有無(wú)源電力濾波器、有源電力濾波器和混合型有源電力濾波器。目前，無(wú)源電力濾波器成本相對(duì)較低，應(yīng)用最為廣泛，但其濾波效果受電網(wǎng)參數(shù)影響，占地面積大。有源電力濾波器體積小，濾波效果不受電網(wǎng)參數(shù)影響，但其所需變流器容量較大，主要應(yīng)用于低壓小容量場(chǎng)合的諧波治理?；旌闲陀性措娏V波器包括有源濾波部分和無(wú)源濾波部分，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)可以用較小的有源容量實(shí)現(xiàn)中高壓電網(wǎng)的諧波治理。井下空間有限，設(shè)備需要防爆，龐大的無(wú)源電力濾波器不便井下應(yīng)用；而有源電力濾波器井下應(yīng)用需要多電平變流器，例如基于兩電平變流器的有源濾波器難以實(shí)現(xiàn)井下1140V電網(wǎng)的諧波治理，而多電平變流器結(jié)構(gòu)及控制復(fù)雜，價(jià)格昂貴?；旌闲陀性措娏V波器是實(shí)現(xiàn)井下電網(wǎng)諧波治理的較理想裝置，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01220000521.3公開(kāi)的一種礦用高壓動(dòng)態(tài)濾波節(jié)電裝置，利用無(wú)源濾波器和有源濾波器混合實(shí)現(xiàn)諧波及無(wú)功治理，但該裝置無(wú)源部分復(fù)雜，且需要耦合變壓器。典型的混合型有源電力濾波器有如下兩種。H.Akagi等學(xué)者在1990年提出將無(wú)源濾波器和有源濾波器串聯(lián)與電網(wǎng)相并聯(lián)的混合型有源電力濾波器，其最新代表論文為:A hybrid active filter for a three-phase 12~Pul se diode rectifier usedas the front end of a medium-voltage motor drive.1EEE Transactions on PowerElectronics, 2012, 27(1):69 77。該混合型有源電力濾波器包括一組單調(diào)諧濾波器和電壓型變流器，其無(wú)源部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其存在的缺點(diǎn)為:直流側(cè)電壓確定時(shí)，隨著補(bǔ)償諧波容量的增大，單調(diào)諧濾波器特征阻抗降低，變流器流過(guò)基波電流增大，過(guò)大的基波電流需要額外增大變流器容量。申請(qǐng)?zhí)枮?01020254744.3公開(kāi)的一種混合型有源濾波器，將無(wú)源濾波器組與一組基波諧振的單調(diào)諧濾波器串聯(lián)后與電網(wǎng)并聯(lián)，有源濾波器與基波諧振的單調(diào)諧濾波器并聯(lián)，使得有源濾波器不承受基波電壓和電流，但該裝置需要多組無(wú)源濾波器，增大了裝置體積。因此，減小混合型有源電力濾波器有源濾波部分的容量，簡(jiǎn)化其無(wú)源濾波部分的結(jié)構(gòu)，以減小裝置體積，提高裝置效率，對(duì)于混合型有源電力濾波器的井下應(yīng)用有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)煤礦井下諧波問(wèn)題，本發(fā)明提出一種無(wú)耦合變壓器，無(wú)源濾波部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有源濾波部分容量小的礦用混合型有源電力濾波器。該礦用混合型有源電力濾波器為三相結(jié)構(gòu)，包括有源濾波部分I和無(wú)源濾波部分II，無(wú)源濾波部分包括無(wú)源濾波電容C和無(wú)源濾波電感L，有源濾波部分包括電壓型變流器I和變流器輸出濾波電抗器Lf ;無(wú)源濾波電容C 一端與電網(wǎng)并聯(lián)，另一端與無(wú)源濾波電感L串聯(lián)，電壓型變流器I經(jīng)輸出濾波電抗器Lf與無(wú)源濾波電感L并聯(lián)。該礦用混合型有源電力濾波器的有源濾波部分用兩電平電壓型變流器，可實(shí)現(xiàn)煤礦1140V和3300V配電網(wǎng)的諧波治理。該礦用混合型有源電力濾波器，電壓型變流器直流側(cè)電容由直流電源供電時(shí)，電壓型變流器基波電流可為零。該礦用混合型有源電力濾波器，電壓型變流器直流側(cè)電容電壓可由電壓型變流器自身控制維持穩(wěn)定。該礦用混合型有源濾波器的有源濾波部分電壓型變流器可改進(jìn)為多電平電壓型變流器。本發(fā)明所述的礦用混合型有源電力濾波器與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):1、無(wú)耦合變壓器，系統(tǒng)成本低，整機(jī)效率高，易于實(shí)現(xiàn)防爆。2、無(wú)源濾波部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地小，適應(yīng)煤礦環(huán)境。3、整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一建模，數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的控制方法，提升系統(tǒng)濾波效果O4、有源濾波部分和無(wú)源濾波部 分電感L并聯(lián)，使變流器承受較低電網(wǎng)電壓的同時(shí)，減小變流器電流。


附圖1為本發(fā)明礦用混合型有源電力濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明礦用混合型有源電力濾波器單相等效原理圖。圖中:I 一有源濾波部分；II 一無(wú)緣濾波部分；1 一電壓型變流器；2—非線性負(fù)載。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的礦用混合型有源電力濾波器及其工作原理作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明所述礦用混合型有源電力濾波器并聯(lián)于非線性負(fù)載2前端，包括有源濾波部分I和無(wú)源濾波部分II，其單相等效原理圖如圖2所示，由疊加原理對(duì)基波和諧波分別進(jìn)行討論。在三相三線電網(wǎng)系統(tǒng)中，諧波主要為5次及以上諧波，以治理5次及以上諧波為例，講述其工作原理。設(shè)計(jì)無(wú)源濾波部分在5次諧波頻率諧振。忽略電網(wǎng)阻抗和電網(wǎng)諧波電壓，用下標(biāo)I表示基波，0^為基波角頻率，為單調(diào)諧濾波器諧振角頻率，E為電網(wǎng)電壓相量，Ifl為變流器基波電流相量，U1為變流器基波電壓相量，由圖2可得
權(quán)利要求
1.一種礦用混合型有源電力濾波器，其特征在于:該礦用混合型有源電力濾波器為三相結(jié)構(gòu)，包括有源濾波部分I和無(wú)源濾波部分II，無(wú)源濾波部分包括無(wú)源濾波電容C和無(wú)源濾波電感L，有源濾波部分包括電壓型變流器I和變流器輸出濾波電抗器Lf;無(wú)源濾波電容C 一端與電網(wǎng)并聯(lián)，另一端與無(wú)源濾波電感L串聯(lián)，電壓型變流器I經(jīng)輸出濾波電抗器Lf與無(wú)源濾波電感L并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混合型有源電力濾波器，其特征在于:有源濾波部分用兩電平電壓型變流器可用于煤礦1140V和3300V配電網(wǎng)的諧波治理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混合型有源電力濾波器，其特征在于:電壓型變流器直流側(cè)電容由直流電源供電時(shí)，電壓型變流器基波電流可為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混合型有源電力濾波器，其特征在于:電壓型變流器直流側(cè)電容電壓可由電壓型變流器自身控制維持穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混合型有源電力濾波器，其特征在于:有源濾波部分電壓型變流器可改進(jìn)為多電平電壓型變流器。
全文摘要
針對(duì)煤礦井下配電網(wǎng)諧波問(wèn)題，本發(fā)明涉及了一種礦用混合型有源電力濾波器，它包括有源濾波部分Ⅰ和無(wú)源濾波部分Ⅱ。有源濾波部分包括電壓型變流器1和電壓型變流器輸出濾波電抗器Lf，無(wú)源濾波部分包括無(wú)源濾波電容C和無(wú)源濾波電感L；工作時(shí)，該混合型有源電力濾波器并聯(lián)于非線性負(fù)載2前端，其中，無(wú)源濾波電容C一端與電網(wǎng)并聯(lián)，另一端與無(wú)源濾波電感L串聯(lián)，電壓型變流器1經(jīng)輸出濾波電抗器Lf與無(wú)源濾波電感L并聯(lián)。該發(fā)明無(wú)耦合變壓器，有源部分容量小，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用兩電平電壓型變流器可實(shí)現(xiàn)煤礦1140V和3300V配電網(wǎng)諧波治理。
文檔編號(hào)H02J3/01GK103166225SQ20131012629
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者伍小杰, 杜少通, 周娟, 魏琛, 王曉瑩, 楊擎, 汪山林, 楚程源, 高超緒, 王穎杰 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)