[发明专利]一种电力感应调控滤波系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及谐波治理领域，更具体地说，是涉及一种电力感应调控滤波系统及其控制和方法。

背景技术

工业配电网中非线性负载的大量使用，不可避免地引起谐波污染严重、功率因数低下以及电压闪变与不平衡等电能质量等问题。目前，在改善工业配用电系统电能质量方面的滤波技术主要有无源滤波、有源滤波和混合有源滤波。其中，无源滤波由于装置结构比较简单、设计与制造比较容易，且初期投资成本较低，在电力系统中得到了广泛应用。但是，无源滤波器的滤波性能很容易受到系统阻抗的影响。在电网含有谐波电压的情况下，当电力网络结构发生变化时，无源滤波器的阻抗与系统阻抗可能会发生串/并联谐振，因此不仅影响供电系统稳定性，而且影响系统的滤波效果。另外，无源滤波器中采用的电抗器一般占地面积较大，且投资成本很高，这对于用地较为紧张的场合来说是一大难题。

为了解决无源滤波技术存在的不足，有源滤波与混合型有源滤波技术在电能质量治理领域得到了广泛的应用。有源滤波技术具有谐波跟随特性好、小容量情况下滤波效果好等优点，但是大容量化难度较大。混合有源滤波系统采用无源滤波与有源滤波技术相结合，无源部分补偿大功率非线性负载产生的大部分谐波，而有源部分补偿剩余的谐波并提高了谐波抑制的动态性能，因此混合有源滤波技术可有效地降低有源部分的容量。然而，有源滤波器和混合型有源滤波器也存在着占地面积较大的缺点。目前常用的无源滤波、有源滤波以及混合有源滤波设备中，谐波电流都会流经变压器等供电设备，这不仅使变压器工作在恶劣的电磁环境中，增加了变压器的附加损耗、振动与噪音，减少变压器的使用寿命，而且影响供电系统稳定性与运行效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种电力感应调控滤波系统及其控制方法，能够解决系统阻抗对无源滤波效果的影响，在保证电网侧电能质量满足国标的前提下，有效解决谐波和无功对变压器带来的诸如谐波污染严重、附加损耗大、振动与噪音大、系统功率因数低、系统运行效率低等一系列问题，同时解决目前工业配电网中使用的滤波设备占地面积较大的缺点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种电力感应调控滤波系统，包括相互连接的新型整流变压器和滤波支路；

所述滤波支路包括串联连接的电压源型逆变器及无源调谐支路；

所述新型整流变压器的高压侧绕组采用星形接线，直接与电网相连接，低压侧采用延边三角形接线；其中，低压侧延边绕组依次连接整流器和非线性负载，低压侧三角形绕组与延边绕组的交点与滤波支路中的无源调谐支路相连接；

所述无源调谐支路由三个5次单调谐电路组成，新型整流变压器中的低压侧三角形绕组与低压侧延边绕组的每一个交点连接一个5次单调谐电路；

每个5次单调谐电路包括依次串联的5次滤波空心电抗器和电容；所述5次滤波空心电抗器集成于新型整流变压器内部。

进一步地，所述5次滤波空心电抗器包括缠绕于新型整流变压器的铁芯上的两个绕组，所述两个绕组的同名端相反，在铁芯上相互隔开一段距离设置且关于铁芯的中点对称分布；两个绕组与高压侧绕组之间的感应电动势大小相同、方向相反，且两个绕组与低压侧延边绕组之间的感应电动势大小相同、方向相反。

进一步地，所述低压侧三角形绕组的等值漏抗近似于零。

进一步地，所述低压侧三角形绕组的等值漏抗为零，所述低压侧三角形绕组的等值阻抗为零。

进一步地，所述电压源型逆变器为两电平逆变器、三电平逆变器或多电平逆变器。

进一步地，所述滤波支路还包括与电压源型逆变器连接的控制电路。

一种控制以上所述的电力感应调控滤波系统的控制方法，包括：

S1、电网侧a相电压经过锁相环产生一个同步角，为控制电路提供参考信号；

S2、电网侧三相电压及三相电流经过DQ变换后分别得到DQ坐标下的电压和电流，在经过p、q运算电路后得到瞬时有功功率和瞬时无功功率，再经过高通滤波器后，得到瞬时有功功率及瞬时无功功率的直流分量；

S3、实测直流电压值与参考值之差经PI调节器注入瞬时无功功率的直流分量；

S4、将得到的瞬时有功功率及瞬时无功功率的直流分量经过谐波电流检测电路得到谐波电流在DQ坐标系的分量，经过反DQ变换转化为ABC坐标系下的三相谐波电流指令；

S5、将三相谐波电流指令与虚拟电阻相乘，并将输出信号经过PWM信号模块，得到电压源型逆变器的控制信号，输入到电压源型逆变器中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：