一種電力感應調控濾波裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力感應調控濾波裝置及其控制方法,濾波裝置包括三相電網、電壓傳感器，三相電網與電壓傳感器串聯(lián)還包括整流變壓器，整流變壓器的一次側與電壓傳感器連接，整流變壓器的二次側采用延邊三角形接線結構，整流變壓器的延邊繞組依次通過電流傳感器、整流器與非線性負載連接；整流變壓器延邊繞組與二次側交點處接入調諧支路；調諧支路與電壓源型逆變器連接組成濾波支路；電壓源型逆變器的開關器件控制端與控制器的控制輸出端連接；控制器的控制輸入端與所述電壓傳感器、電流傳感器連接。本發(fā)明使用整流器動態(tài)調整整流變壓器的阻抗值，可以使得整流變壓器中壓側的阻抗在特定次諧波頻率下達到零，從而實現(xiàn)動態(tài)濾除諧波的目的。
【專利說明】-種電力感應調控濾波裝置及其控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠實時跟蹤諧波變化的電力感應調控濾波裝置及電壓源型逆 變器的控制方法。

【背景技術】
[0002] 由于電力電子器件固有的非線性特性，其在電力系統(tǒng)與工業(yè)配用電系統(tǒng)應用時， 不可避免地引起諧波污染嚴重、功率因數(shù)低下、電壓閃變與不平衡等電能質量問題。目前， 改善電能質量的方法主要有多重化整流技術、無源濾波、有源濾波、混合有源濾波和感應濾 波。
[0003] 多重化技術主要被應用于大功率工業(yè)整流供電系統(tǒng)。它主要是通過換流器的多重 化聯(lián)結（12脈波、18脈波、24脈波等），使得由每個換流橋產生的主要含量的特征諧波電流 在電網側的匯流處通過移相作用而相互抵消，從而降低電網側的諧波含量。該種濾波方式 需要多個換流橋的串/并聯(lián)協(xié)調運行，換流橋間會由于環(huán)流而產生損耗，并且該種濾波方 式只能使特定次諧波減少，在實際的復雜工況中依然會出現(xiàn)諧波超標的情況。
[0004] 無源濾波由于裝置結構比較簡單、設計與制造比較容易，且初期投資成本較低，在 電力系統(tǒng)與工業(yè)配用電系統(tǒng)中得到了廣泛使用。然而，無源濾波器只能夠抑制特定次諧波， 當電力網絡結構或負載發(fā)生變化時，會引起諧振頻率的變化，此時無源濾波器抑制諧波的 能力會降低，甚至有可能產生諧振，影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外，無源濾波對低次諧波具有 放大作用，且電容器參數(shù)隨時間的推移容易發(fā)生變化，該會導致調諧頻率發(fā)生偏移，從而影 響實際的濾波性能。
[0005] 有源濾波與混合有源濾波技術通過實時補償諧波電流的方式能從根本上解決上 述無源濾波存在的問題，但現(xiàn)有全控型器件容量偏小和價格過高的問題限制了該兩種濾波 技術的推廣與應用。除此之外，有源濾波技術會向電網注入電流，如果直接與整流器相連的 話有可能會導致晶間管發(fā)生換相失敗，該使得有源濾波的應用目前主要停留在中低壓等功 率較小的領域，在需要供電電流很大的電解行業(yè)和對安全要求很高的高壓領域（特別是高 壓直流輸電領域）鮮有應用。
[0006] 無論是無源濾波還是有源濾波，主要用來解決諧波與無功對電網的不良影響，但 對于與電網所連接的變壓器而言，諧波與無功電流能夠自由流通，得不到任何抑制。感應濾 波從根源上解決了該個問題，它能夠改善供電系統(tǒng)中變壓器工作的電磁環(huán)境，減小變壓器 的附加損耗、振動與噪音，而且增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性與運行效率。但缺點是依然無法解決系統(tǒng) 諧波發(fā)生變化時諧波抑制效果變差的問題。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種電力感應調 控濾波裝置及電壓源型逆變器的控制方法。
[0008] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種電力感應調控濾波裝置， 包括H相電網、電壓傳感器，所述H相電網與電壓傳感器串聯(lián)；還包括整流變壓器，所述整 流變壓器的一次側與所述電壓傳感器連接，所述整流變壓器的二次側采用延邊H角形接線 結構，所述整流變壓器的延邊繞組依次通過電流傳感器、整流器與非線性負載連接；所述整 流變壓器延邊繞組與二次側交點處接入調諧支路；所述調諧支路與電壓源型逆變器連接組 成濾波支路；所述電壓源型逆變器的開關器件控制端與控制器的控制輸出端連接；所述控 制器的控制輸入端與所述電壓傳感器、電流傳感器連接。
[0009] 所述電壓源型逆變器與直流電容連接。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種上述濾波裝置的控制方法，包括W下步驟：
[0011] 1)檢測S相電網側的S相電壓和非線性負載側的S相電流，計算出非線性負載側 的H相電壓與H相電流；
[0012] 2)利用非線性負載側的H相電壓和H相電流，通過瞬時無功功率理論計算出非線 性負載側的瞬時有功功率P和無功功率Q ;
[0013] 3)將上述瞬時有功功率P和無功功率Q經過高通濾波器，濾去瞬時有功功率P和 無功功率Q中的直流和低頻分量，保留高頻成分；
[0014] 4)利用p、q運算方法計算流入濾波支路的諧波電流，同時為了使電壓源型逆變器 直流側電壓穩(wěn)定，在q軸分量上增加電壓反饋控制，最后計算得到濾波支路的H相輸出電 流；
[0015] 5)將上述計算出的H相輸出電流與增益系數(shù)K相乘，得到電壓源型逆變器的PWM 調制信號，將所述PWM信號輸出給電壓源型逆變器控制輸出補償電流，達到動態(tài)補償諧波 的目的。
[0016] 所述濾波支路的H相輸出電流計算公式如下：
[0017]

【權利要求】
1. 一種電力感應調控濾波裝置，包括三相電網、電壓傳感器，所述三相電網與電壓傳 感器串聯(lián)；其特征在于，還包括整流變壓器，所述整流變壓器的一次側與所述電壓傳感器連 接，所述整流變壓器的二次側采用延邊三角形接線結構，所述整流變壓器的延邊繞組依次 通過電流傳感器、整流器與非線性負載連接；所述整流變壓器延邊繞組與二次側交點處接 入調諧支路；所述調諧支路與電壓源型逆變器連接組成濾波支路；所述電壓源型逆變器的 開關器件控制端與控制器的控制輸出端連接；所述控制器的控制輸入端與所述電壓傳感 器、電流傳感器連接。
2. 根據權利要求1所述的電力感應調控濾波裝置，其特征在于，所述電壓源型逆變器 與直流電容連接。
3. -種權利要求1或2所述濾波裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 檢測三相電網側的三相電壓和非線性負載側的三相電流，計算出非線性負載側的三 相電壓與三相電流； 2) 利用非線性負載側的三相電壓和三相電流，通過瞬時無功功率理論計算出非線性負 載側的瞬時有功功率P和無功功率Q; 3) 將上述瞬時有功功率P和無功功率Q經過高通濾波器，濾去瞬時有功功率P和無功 功率Q中的直流和低頻分量，保留高頻成分； 4) 利用p、q運算方法計算流入濾波支路的諧波電流，同時為了使電壓源型逆變器直流 側電壓穩(wěn)定，在q軸分量上增加電壓反饋控制，最后計算得到濾波支路的三相輸出電流； 5) 將上述計算出的三相輸出電流與增益系數(shù)K相乘，得到電壓源型逆變器的PWM調制 信號，將所述PWM信號輸出給電壓源型逆變器控制輸出補償電流，達到動態(tài)補償諧波的目 的。
4. 根據權利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述濾波支路的三相輸出電流計算 公式如下：
式中，IaQh、IbQh、Ie〇h為濾波支路的三相輸出電流，k32為整流變壓器二次側三角形繞組 與二次側延邊繞組的變比；IAUl、IBUl、Iah為非線性負載側的諧波電流。
5. 根據權利要求3所述的控制方法，其特征在于，K= -1。
【文檔編號】H02J3/01GK104466963SQ201410765027
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】李勇, 彭衍建, 姚芳虹, 羅隆福, 陳躍輝, 曹一家, 李世軍 申請人:湖南大學