[实用新型]新型并联有源滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力谐波治理领域，具体涉及一种新型并联有源滤波器。

技术背景

有源电力滤波器主要有以下四类：1)并联型有源滤波器，主要包括传统的并联型有源滤波器、谐波注入式滤波器和基于单周控制的有源电力滤波器，其中传统的并联型有源滤波器是目前有源滤波器中真正产业化的方案，但是其成本很高。谐波注入式滤波器不能补偿基波无功功率，功能太单一，基于单周控制的有源滤波器一般适合中小功率领域。2)混合型有源滤波器，主要包括并联无源加串联有源滤波器相结合的方案和无源与有源滤波器串联联接的方案，这两种混合型有源滤波器结构不同，但是在原理是等效的，滤波效果上也完全一致的。并联无源加串联有源滤波器相结合的方案可以采用较小容量的有源滤波器完成大容量的滤波任务，但是该方案无法进行无功补偿，对所有的谐波都呈现同样的阻抗，所以无源支路太多(无法做到像后面基于基波磁通补偿的有源滤波器中的谐波阻抗与谐波次数成正比从而可以减少无源滤波支路)，无源与有源滤波器串联联接的方案在正常工作时逆变器上的电压不高，但是在启动时逆变器上承受的电压很高，逆变器无法正常工作。上面两类滤波器(除基于单周控制的有源电力滤波器以外)都要检测和跟踪谐波电流，而谐波的频带较宽，因此这些滤波器对系统的检测装置和控制器设计要求很高。3)统一电能质量控制器。统一电能质量控制器中有两个逆变器，一个串联在系统中，一个并联在谐波源两端，串联的逆变器主要起谐波隔离、电压调节以及补偿闪变和不平衡电压，并联的逆变器主要起谐波电流或负序电流补偿和调节两个逆变器的直流母线电压，但是系统结构和控制都很复杂，难以实现所有的功能。4)基于基波磁通补偿的串联有源滤波器和基于谐波磁通补偿的并联有源电力滤波器，基于基波磁通补偿的串联有源滤波器是申请者提出的一种有源滤波器，它实际上属于混合型有源滤波器，这种滤波器只需检测、跟踪基波电流，补偿基波磁通，因此对电流控制方式的频带要求不高，而且性能稳定，电路结构简单。但是该滤波器是串联在电力系统和负载之间，滤波器的保护困难，很难满足电力系统或者某些负载高可靠性的要求，这种有源滤波器还要加无源滤波器，系统参数设计比较复杂。基于谐波磁通补偿的并联有源电力滤波器并联在谐波源两端，保护非常容易，但是该系统要检测和跟踪的信号也是频带较宽的谐波，而且控制系统要求必须严格满足谐波磁通补偿条件，因此该滤波器对控制精度和频带要求非常高。

综上所述，目前滤波器虽然种类繁多，但是真正产业化的滤波方案是传统的并联型有源滤波器，而且其应用范围仅限于低压领域，直接用于高压系统的并联型有源滤波器的成本过高。混合型有源滤波器将无源滤波器和有源滤波器的优点结合起来，有源滤波器部分具有较小的容量，成本较低，是有源滤波器的一个发展方向，但是由于上述提到的原因目前还没有大范围推广。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述所提到的有源滤波方式主要存在的以下三类缺点：一要检测和跟踪谐波电流，而谐波的频带较宽，因此这些滤波器对系统的检测装置和控制器设计要求很高本；二结构和控制复杂；三功能单一，只能进行谐波之类，不能解决无功问题。本实用新型提供一种新型并联有源滤波器，对现有有源滤波方式存在的上述三类缺点都能有效地解决或弥补。

本实用新型的技术方案为：

新型并联有源滤波器，主要由带气隙的变压器、谐波源、基波电压检测单元、电流控制与驱动单元及电力电子逆变器组成，其特征为：将所述带气隙的变压器一次侧并联在电力系统与谐波源两端，所述带气隙的变压器二次侧与一并联有电容的电力电子逆变器、滤波电容、电感组成回路，基波电压检测单元一端经电压互感器与所述带气隙的变压器的一次侧相连成回路，基波电压检测单元另一端与电流控制与驱动单元相连，电流控制与驱动单元与电力电子逆变器相连。

本实用新型的其基本原理为：将一个带有气隙的变压器一次侧并联在电力系统和谐波源两端，检测变压器一次侧的基波电压，以该基波电压作为参考信号，通过电力电子逆变器产生一个基波电压源施加到变压器的二次侧，调节施加到二次侧的电压源的大小可以使并联变压器对基波呈现一个可调电抗器来实现无功补偿、而同时对谐波呈现为低阻抗，从而构成一种真正实用的并联型有源滤波器。

本实用新型的滤波器结构和控制非常简单、保护非常容易，基波电压检测更加方便，很容易用于高压系统，系统电压畸变小。

附图说明

图1a为带气隙串联变压器电路图。

图1b为带气隙串联变压器的T型等效电路图。

图2为新型并联型有源滤波器的原理图。

图3为基波等效电路图。

图4为谐波等效电路图。

具体实施方式