[发明专利]一种应用于低压大电流的混合感应滤波系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于低压大电流的混合感应滤波系统，所属技术领域主要是电力系统与工业配用电系统的谐波治理与无功功率补偿。

背景技术

由于电力电子器件固有的非线性特性，其在电力系统与工业配用电系统应用时，不可避免地引起谐波污染严重、功率因数低下、电压闪变与不平衡等电能质量问题。目前，改善电能质量的方法包括无源滤波、有源滤波、混合有源滤波和感应滤波。

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，在电力系统与工业配用电系统中得到了广泛使用。然而，无源滤波器只能够抑制特定次谐波，当电力网络结构或负载发生变化时，会引起谐振频率的变化，此时无源滤波器抑制谐波的能力会降低，甚至有可能产生谐振，影响供电系统稳定性。

有源滤波与混合有源滤波技术通过实时补偿谐波电流的方式能从根本上解决上述无源滤波存在的问题，但现有全控型器件容量偏小和价格过高的问题限制了这两种滤波技术的推广与应用。

无论是无源滤波还是有源滤波，主要用来解决谐波与无功对电网的不良影响，但对于与电网所连接的用电系统自身而言，谐波与无功分量能够自由流通，得不到任何抑制。感应滤波从根源上解决了这个问题，它能够改善供电系统中主设备的电磁环境，减小主设备的附加损耗、振动与噪音，而且增加系统稳定性与运行效率。但它和无源滤波一样，无法解决当系统谐波发生变化时谐波抑制效果变差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种应用于低压大电流的混合感应滤波系统。利用该系统，在低压大电流系统中可实现对谐波的实时跟踪和动态滤波，保证电网侧电能质量满足国标的要求，同时能有效解决谐波对低压大电流系统自身带来的谐波问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于低压大电流的混合感应滤波系统，包括感应式整流变压器、有源电力滤波系统、一次输出侧的电压测量装置、负载侧的电流测量装置和负载整流器，所述有源电力滤波系统包括电压型有源逆变器、逆变器输出控制器、直流电容和感应滤波电路；所述感应式整流变压器的低压绕组侧接负载整流器，中压绕组侧接电压型有源逆变器和感应滤波电路，高压绕组侧与工业配电网相连接；所述逆变器输出控制器的控制输入端接一次输出侧的电压测量装置和负载侧的电流测量装置，而控制输出端与电压型有源逆变器相连接。

进一步，所述一次侧的电压测量装置为电压传感器。

进一步，所述负载侧的电流测量装置为电流传感器。

本发明的有益效果是：

（1）使用整流器动态调整整流变压器的阻抗值，可以使得该整流变压器中压侧的阻抗在特定次谐波频率下达到零，从而实现动态滤除谐波的目的；

（2）该滤波方法只与整流变压器滤波侧相关，而不必考虑系统阻抗的影响，也不会对系统的正常运行产生干扰；

（3）使用逆变器可以产生频率快速变化的补偿电流，当非线性负载侧或电网侧发生频率快速波动时，补偿电流可以对指定频率的谐波进行快速补偿，从而保证对主要特征谐波电流的抑制性能；

（4）具有双向谐波屏蔽功能，所述的逆变器和感应滤波电路组成的滤波支路能同时吸收来自非线性负载侧和来自晶闸管可控电抗器侧的谐波电流，使得谐波电流被屏蔽于靠近谐波源处，这样，缩短了谐波电流的流通路径，使得所述整流变压器一次侧绕组以及电网侧的谐波电流含量很小，呈良好的正弦性；

（5）能在靠近非线性负载侧，实现无功功率的就近动态补偿，使得由非线性负载产生的无功分量不会串扰至所述整流变压器的一次绕组侧以及电网侧，即使非线性负载发生波动，所述整流变压器一次绕组侧和电网侧的功率因数始终维持在期望值（0.95以上）；

（6）由于谐波和无功均在靠近非线性负载侧得到就近抑制和补偿，这不仅降低了所述整流变压器的附加损耗、温升、振动与噪音，而且实现了整个工业整流供电系统的高功率因数和高效率稳定运行。

附图说明

图1 为本发明实施例的结构框图；

图2 为图1所示实施例的感应式整流变压器的综合等效模型；

图3 为图2所示实施例的感应式整流变压器的详细等效模型；

图4 为本发明的控制流程图；

图1中：1-工业配电网，2-一次输出侧的电压测量装置，3-感应式整流变压器，4-负载侧的电流测量装置，5-负载整流器，6-直流负载，7-有源电力滤波系统，8-逆变器输出控制器，9-直流电容，10-电压型有源逆变器，11-感应滤波电路。

具体实施方式