[实用新型]一种具有高效光伏并网功能的混合有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型将高效光伏并网与混合有源电力滤波器结合为一体，属于电气工程的领域。

背景技术

能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。由于世界能源，传统石化能源越来越临近枯竭，保障能源和环境可持续发展，特别是保证一次能源的供给是我国面临的重大战略问题。可再生能源将逐步替代化石能源，成为人类可持续发展的能源。在可再生能源中，潜力最大的是太阳能。太阳能光伏发电是太阳能利用的重要方式，具有无污染、可再生、不受区域限制等优势，也是我国重点提倡开发利用的绿色能源。我国太阳能资源相当丰富，全国各地的年太阳辐射总量为3340～8400MJ/m2，中值为58520MJ/m2。我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为147×108GWh，相当于4.9万亿吨标准煤。加上太阳能的洁净环保特性，太阳能资源成为我国最具大规模开发利用价值的可再生能源之一。

光伏并网系统是太阳能光伏利用的重要形式，占光伏系统应用的70％以上。由于太阳能光伏电池的成本高、价格昂贵，光伏并网系统的效率成为影响其推广应用的重要因素。光伏并网系统应用于较高电压交流电网时，由于太阳能光伏电池的输出电压比较低，通常需要采用升压电路，由此带来的功率损耗降低了整个光伏并网系统的效率。此外，由于太阳能具有很强的时间特性，晚上和阴雨天气时日照强度很弱，在这些时间内光伏并网系统通常得不到很好的利用。

另一方面，随着电子技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，采用各种电力电子装置的家用电器和办公设备得以广泛应用，引起电网谐波、闪变、三相不均衡、瞬间失电等一系列的电能质量问题，对电网的安全稳定运行构成严重威胁。近20年来全球范围内因电能质量引起的重大电力事故达20多起，每年因电能质量扰动和电气环境污染引起的国民经济损失高达300亿美元。电能质量问题成为影响国计民生的重大问题。为了抑制电网谐波，提高电网供电质量，传统的方法是采用无源电力滤波器，利用电感和电容的谐振特性形成对特定谐波的陷波器，但无源电力滤波器存在一些固有的缺陷，如体积大、只能抑制固定频率的谐波电流，容易与电网阻抗发生串并联谐振等。有源电力滤波器能很好的克服无源电力滤波器的缺点，而单独使用的有源电力滤波器存在容量大、价格昂贵等缺点。混合型有源电力滤波器将无源电力滤波器和有源电力滤波器结合起来，采用无源电力滤波器承担主要的无功补偿和谐波抑制任务，使有源电力滤波器仅仅承受低电压、其容量也小很多。它兼具无源电力滤波器成本低廉和有源电力滤波器性能优越的优点，成为有源电力滤波器发展的主流方向。

由于电网非线性负载在时间上的间歇性，有时候电网无功和谐波负荷很重，负载电流畸变很厉害，这时候混合有源电力滤波器输出大功率的无功和谐波电流对其进行补偿，其容量得到了较好的利用，但在有些情况下电网的无功和谐波负荷比较轻，混合有源电力滤波器的输出功率很小，其利用率很低甚至闲置。

具有高效光伏并网功能的混合有源电力滤波器将光伏并网装置与混合有源电力滤波器结合在一起，利用混合有源电力滤波器的逆变器输出电压低的特点，使得光伏并网系统无需升压电路而可以应用于高压电力系统，提高光伏并网系统的效率。同时利用光伏并网系统和混合有源电力滤波器在时间上的互补特性，提高装置的利用率。

实用新型内容

为了提高光伏并网系统的效率和利用率，将光伏并网系统与混合有源电力滤波器相结合。混合有源电力滤波器采用无源电力滤波器和有源电力滤波器串联后并联入电网的结构形式。太阳能光伏阵列通过防反二极管与混合有源滤波器的直流侧相连，太阳能光伏阵列吸收日照能量，转换为电能并通过逆变器转变成交流电，通过低通滤波器滤波后经电感和电容构成的无源电力滤波器将电能输送给电网。由于无源电力滤波器与光伏并网逆变器采用串联的形式，无源电力滤波器承担主要的基波电压，光伏并网逆变器直流侧的电压很低，因此光伏阵列可与并网逆变器直接连接而不需要升压变换电路，提高了光伏并网发电的效率。此外，具有高效光伏并网功能的混合有源电力滤波器可以同时起到混合有源电力滤波器的作用，输出无功和谐波电流，对电网无功进行补偿并抑制电网谐波，降低电网损耗并改善电能质量。

本实用新型所采用的技术方案如下：