[实用新型]一种针对容性负载的并联型有源电力滤波器谐波补偿电路

说明书

技术领域

本实用新型属于中、低压电力电子技术领域。针对并联型有源电力滤波器补偿容性负载时会出现谐波放大的现象，提出了一种有效的解决方案。

背景技术

自20世纪70年代以来，电网中电力电子设备不断增加，导致了严重的电网污染。这主要是因为这些负载的非线性、冲击性和不平衡的用电特性造成的。因此，用于谐波抑制的有源电力滤波技术已成为电力电子和电工领域的研究热点之一。

有源电力滤波器（Active Power Filter—APF）从外部入手，采用实时补偿技术来改善电网的供电质量，是一种谐波补偿器。与传统的无源电力滤波器相比，APF的补偿方式更为灵活，可以补偿频率和大小都不断变化的谐波，也可以选择指定次谐波进行补偿，并且对补偿对象的变化有极快的反应。

APF分为串联型和并联型两种，实际应用中后者占大多数。并联型APF在补偿电容性负载时，会出现谐波放大现象。负载谐波增大，APF增加补偿，负载谐波因此进一步增大，若无相应措施，最终会导致APF不能正常工作，对负载也会造成损害。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服并联型有源电力滤波器补偿容性负载时出现的谐波放大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种针对容性负载的并联型有源电力滤波器谐波补偿电路，包括有源电力滤波器，其特征在于：在容性负载前端串入隔离变压器，变压器的漏感能够起到滤除高次电流谐波，抑制谐波放大现象的效果，同时隔离变压器也能够补偿输入电压的损失，保证负载正常运行。

前述的针对容性负载的并联型有源电力滤波器谐波补偿电路，其特征在于：所述隔离变压器的漏感设计得偏大，比相同功率等级变压器漏感增大20%至50%。可对高次谐波起到明显的滤除作用。

前述的针对容性负载的并联型有源电力滤波器谐波补偿电路，其特征在于：所述隔离变压器副边电压高于原边电压，变压器原边副边电压比例在100:105左右，以补偿串入隔离变压器所造成的电压损失。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型针对并联型APF运行时突然投入容性负载会造成APF补偿谐波和负载谐波突增的特点，对APF的超限保护策略进行了改进，改进后的超限保护策略是：若检测APF输出的补偿电流突然明显增大，则立刻将其输出电流降至零，保护APF设备以及负载，之后逐步增加APF输出至额定值。

为了缓解谐波放大现象，可在容性负载之前串入电感，以滤除高次谐波。但是电感上存在压降，串入后会使得负载侧的输入电压降低，影响负载的工作状态。因此，在本实用新型中使用隔离变压器代替电感，以解决上述问题。变压器的漏感起到滤除高次电流谐波的作用。变压器副边电压略高于原边电压，以补偿串入隔离变压器所造成的电压损失。通过上述技术方案克服了并联型有源电力滤波器补偿容性负载时出现的谐波放大的问题。

附图说明

图1为突加容性负载时的超限保护动态过程示意图。

图2容性负载加隔离变压器原理图。

图3为未补偿容性负载时负载侧谐波电流分布图。

图4为补偿容性负载时的谐波电流放大效应示意图。

图5为容性负载加隔离变压器补偿前负载侧谐波电流分布图。

图6为容性负载加隔离变压器补偿后负载侧谐波电流分布图。

图7为容性负载加隔离变压器补偿后网侧谐波电流分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

APF设备在运行时，控制系统对其输出电流进行实时监测。当检测到APF输出电流在短时间内突然明显增大时，控制系统立刻封锁驱动脉冲，使APF输出电流降至零，保护APF不会因谐波放大造成损坏，之后逐步增加输出电流，直至到达额定值。动态过程如图1所示。

在容性负载前串入隔离变压器，将隔离变压器的漏感设计得偏大，可对高次谐波起到明显的滤除作用，从而抑制容性负载的谐波放大现象。变压器副变绕组数略多于原边，从而补偿串入隔离变压器所造成的电压损失，保证负载能够正常工作。

容性负载前串入隔离变压器的原理图如图2所示，串入隔离变压器前后的补偿性能对比如图3至图7所示。由附图可以看出，串入隔离变压器后，负载侧以及网侧谐波含量明显减少，谐波放大现象得到了明显抑制。

以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。