[发明专利]一种混合型谐波抑制器的结构及其控制方法

说明书

本发明公开了一种混合型谐波抑制器的结构及其控制方法，混合型谐波抑制器的结构由有源部分和无源部分串联组成。该拓扑结构有源部分主要包括直流侧电容C、电压型变流器、输出滤波电感L₁和并联电容C₁；无源部分主要由L₂和C₂组成的无源电力滤波器组构成。无源部分承担大部分的电网电压，可有效降低有源部分工作电压，从而降低有源部分的容量；有源部分承担抑制特定次谐波电流大小的功能。有源部分和无源部分的有机组合解决了现有无源滤波器电流不可控的缺陷。

技术领域

本发明涉及电力谐波抑制领域，具体是一种混合型谐波抑制器的结构及其控制方法。

背景技术

目前，电力电子设备广泛应用于各行各业，这些设备的使用，给电力系统带来了大量的电力谐波以及无功分量，造成电网电压和电网电流波形畸变严重，致使电能质量下降，严重时，会造成电气设备故障和事故。

为了抑制这些负载产生的电力谐波对电网的影响，常用的方案有3种：并联有源滤波器(APF)、无源滤波器(PPF)及混合有源滤波器(HAPF)等装置。无源滤波器由电抗器、电容器及电阻器构成，可实现补偿无功的同时，可抑制特定次谐波电流，其结构简单、投资少，受电网及其他负载的影响，会使得该特定次谐波电流被放大，甚至会造成无源滤波器元件的损坏，同时，滤波器参数的变化也大大影响其性能；有源滤波器是一种可以动态补偿谐波电流的装置，可以实现各次谐波的动态补偿并具有多种补偿功能，受电力电子器件工作电压的限制，有源滤波器不适合应用于高压系统，成本较高；混合有源滤波器是由有源滤波器和无源滤波器构成，它具有无源方案低成本和有源方案快速补偿无功和抑制谐波的优点，同时可避免无源滤波器存在的问题。为了解决这一问题，专利文献ZL 201110027339.7“混合电力滤波器”采用有源滤波器、输出滤波器、耦合变压器和无源滤波器组相串联，利用无源滤波器组滤除船舶电网中固定次数的谐波，有源滤波器通过耦合变压器实现动态补偿，实现较小容量有源滤波器用于系统无功补偿及其他非特征次谐波的抑制。这种方法增加了耦合变压器，也增大了系统的体积和成本，同时有源滤波器在实现系统的无功补偿及其他非特征次谐波的抑制中并不能真正减小系统内有源滤波器的容量。专利文献201310073930.5“混合电力滤波器主电路”介绍了一种混合电力滤波器主电路，电路由无源滤波电路、有源滤波电路和测量电路等组成，其中无源滤波电路由双调谐滤波支路与基波分压串联双调谐滤波支路组成，解决了专利文献ZL 201110027339.7中耦合变压器带来体积大和成本增高的缺陷，但在三相电路中每相采用两条双调谐滤波电路使系统结构和元件参数的选择变得更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种混合型谐波抑制器的结构及其控制方法。该装置的拓扑结构由有源滤波部分和无源滤波部分串联组成，利用无源滤波部分承担电网的大部分电压，有效降低有源部分工作电压，从而降低有源部分的容量；有源部分承担抑制特定次谐波电流的控制。有源部分和无源部分的有机组合解决了现有无源滤波器电流不可控的缺陷，使系统具有无源方案低成本和有源方案快速补偿无功和抑制谐波的优点。可有效降低系统的成本和体积和成本。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种混合型谐波抑制器，包括交流电源Us及其等效阻抗Ls、电感L1、电容C1、电感L2、电容C2、电容C、全控型逆变单元和与该谐波抑制器并联的非线性负载，所述的电容C与全控型逆变单元直流侧并联，所述全控型逆变单元交流侧①端与电感L1①端相连，所述电感L1②端、电容C1①端和电容C2②端相连，所述电容C1②端、全控型逆变单元交流侧②端、和交流电源Us的N端相连，所述电容C2①端与电感L2②端相连，所述电感L2①端与非线性负载相连；

优选的，所述的混合型谐波抑制器的电容C1的容量为电容C2容量的10倍；

优选的，所述的混合型谐波抑制器的电容C2和电感L2构成单谐振支路，其谐振频率与特定次谐波的频率一致；