专利名称：模块组合型并联有源电力滤波系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电能质量补偿装置，特别涉及一种模块组合型并联有源电 力滤波系统。
背景技术：
随着工业的发展，包括电力电子装置在内的各类用电设备不断地增加，用 电设备通常会向电网系统注入大量的谐波分量和无功分量，严重影响了供电系 统的电能质量，对电网的安全稳定运行构成了严重威胁，同时也会引起大量的 附加损耗。为抑制电网谐波，提高电网供电质量传统的方法是采用无源电力滤 波器，利用电感和电容的谐振特性形成对特定谐波的陷波器，但无源电力滤波 器存在诸如体积庞大、只能抑制固定频率的谐波电流、易过载、容易与电网阻 抗发生串并联谐振等不足。有源电力滤波器也是一种电力电子装置，能对频率 和幅值时变的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗影响，有效克服无 源电力滤波器的不足。但在高压领域的应用中，由于受到器件耐压的限制，传 统有源电力滤波器通常需要通过工频变压器接入高压电网，笨重的工频变压器 大大增加了电力电子变换装置的成本和体积，并且限制了系统的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决传统有源电力滤波器在高压领域中应 用的局限性，提出了一种无需工频变压器直接挂网运行的模块组合型并联有源 电力滤波系统。
本发明的技术方案如下
模块组合型并联有源电力滤波系统，其特征在于-单相有源电力滤波器的A相桥臂的交流输出端连接电网的正馈线，连接点 为第一公共连接点，单相有源电力滤波器的B相桥臂的交流输出端连接电网的 负馈线，连接点为第二公共连接点；单相有源电力滤波器被控制为电流源，输 出电流信号，叠加到单相负荷侧电流上，从而在供电系统侧获得高功率因数的 网侧电流。单相有源电力滤波器的输出滤波电抗器一分为二，分别安装到A、 B 相桥臂中。
三相有源电力滤波器的A相桥臂的交流输出端连接电网的第一馈线，连接 点为第一公共连接点，B相桥臂的交流il出端连接电网的第二馈线，连接点为第 二公共连接点，C相桥臂的交流输出端连接电网的第三馈线，连接点为第三公共 连接点；三相有源电力滤波器被控制为电流源，输出电流信号，叠加到负荷侧 电流上，从而在供电系统侧获得高功率因数的网侧电流。三相有源电力滤波器 的输出滤波电抗器一分为二，分别安装到A、 B、 C相桥臂中。
本发明的模块组合型并联有源电力滤波系统能和无源电力滤波器、晶闸管 投切电容器等装置串并联使用组成混合补偿系统，具体组合形式可根据滤波和 无功性能指标确定。
本发明的有益效果本发明提出的模块组合型并联有源电力滤波系统无需 工频变压器，能直接应用于高压领域，与传统的单/三相并联型有源电力滤波器 相比，利用低压功率器件实现高压大功率输入、输出，具有占地面积小、器件 开关频率低、损耗小、易于模块化等优点。
图1为本发明的单相模块组合型有源电力滤波系统的实施例示意图。
图2为本发明的三相模块组合型有源电力滤波系统的第一实施例示意图。
图3为本发明的三相模块组合型有源电力滤波系统的第二实施例示意图。
具体实施例方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步说明
图1是本发明单相模块组合型有源电力滤波系统的实施例示意图。单相有 源电力滤波器101包括两个桥臂，"个功率单元301、……、30"依次串联构成 A相上桥臂，"个功率单元311、……、31"依次串联构成A相下桥臂，A相上 桥臂和A相下桥臂之间通过第一电抗器1和第二电抗器2连接，所述第一电抗 器1和第二电抗器2之间的连接点为A相桥臂的交流输出端"个功率单元 401、……、40"依次串联构成B相上桥臂，"个功率单元411、……、41"依次 串联构成B相下桥臂，B相上桥臂和B相下桥臂之间通过第三电抗器3和第四 电抗器4连接，所述第三电抗器3和第四电抗器4之间的连接点为B相桥臂的 交流输出端r;功率单元301、 401的第一接线端子相连，功率单元31"、 41" 的第二接线端子相连。功率单元# (/=3、 4， /=0、 1， *=1、 2、……、n) 属于已有拓扑结构，不在本发明之列，均采用全控功率器件。
单相有源电力滤波器101的A相桥臂的交流输出端M连接电网的正馈线 220，接点为第一公共连接点PCCll，功率变换单元IOI的B相桥臂的交流输出 端r连接电网的负馈线230，接点为第二公共连接点PCC12。
单相有源电力滤波器101的输出滤波电感一分为二，分别安装到A相桥 臂和B相桥臂中，这些滤波电感能将有源电力滤波器输出的电压信号转换为 补偿电流信号，叠加到负荷250侧电流上，从而在供电系统200侧获得高功率 因数的网侧电流。
功率单元数量"取大于等于1的正整数。
图2为本发明的三相模块组合型有源电力滤波系统的第一实施例示意图。 该三相有源电力滤波器701的拓扑为文献"Dom Joerg, Huang Hartmut， RetzmannDietmar. Novel Voltage-Sourced Converters for HVDC and FACTS Applications"中
提出的三相模块组合型多电平变换器。三相有源电力滤波器701的A相桥臂的 交流输出端C/连接电网的第一馈线120，接点为第一公共连接点PCC1， B相桥 臂的交流输出端F连接电网的第二馈线130，接点为第二公共连接点PCC2， C 相桥臂的交流输出端『连接电网的第三馈线140，接点为第三公共连接点PCC3。
三相有源电力滤波器701的输出滤波电感一分为二，分别安装到A、 B、 C相桥臂中，这些滤波电感能将有源电力滤波器输出的电压信号转换为补偿电 流信号，叠加到负荷109侧电流上，从而在三相供电系统108侧获得高功率因 数的网侧电流。
图3为本发明的三相模块组合型有源电力滤波系统的第二实施例示意图。 该三相有源电力滤波器701的拓扑为专利申请200910083927.5中提出的三相模 块组合型多电平变换器。三相有源电力滤波器701包括三个桥臂，第一功率单 元K的第一交流接线端子11依次串联"个第三功率单元^构成A相上桥臂，第 二功率单元^的第一交流接线端子21依次串联"个第四功率单元"构成A相下 桥臂，A相上桥臂和A相下桥臂之间通过第一电抗器1和第二电抗器2连接， 所述第一电抗器1和第二电抗器2之间的连接点为A相桥臂的交流输出端C/; 第一功率单元^的第二交流接线端子12依次串联"个第三功率单元"构成B相
上桥臂，第二功率单元^的第二交流接线端子22依次串联n个第四功率单元^ 构成B相下桥臂，B相上桥臂和B相下桥臂之间通过第三电抗器3和第四电抗 器4连接，所述第三电抗器3和第四电抗器4之间的连接点为B相桥臂的交流 输出端r;第一功率单元K的第三交流接线端子13依次串联"个第三功率单元^ 构成C相上桥臂，第二功率单元^的第三交流接线端子23依次串联"个第四功 率单元"构成C相下桥臂，C相上桥臂和C相下桥臂之间通过第五电抗器5和第六电抗器6连接，所述第五电抗器5和第六电抗器6之间的连接点为C相桥 臂的交流输出端『。第三功率单元"3和第四功率单元"4能够相互替换，"取大 于等于l的正整数。第一功率单元"、第二功率单元^、第三功率单元"、第 四功率单元"属于已有拓扑结构，不在本发明之列，均采用全控功率器件。
三相有源电力滤波器701的A相桥臂的交流输出端f/连接电网的第一馈线 120，接点为第一公共连接点PCC1， B相桥臂的交流输出端F连接电网的第二 馈线130，接点为第二公共连接点PCC2， C相桥臂的交流输出端『连接电网的 第三馈线140，接点为第三公共连接点PCC3。
三相有源电力滤波器701的输出滤波电感一分为二，分别安装到A、 B、 C相桥臂中，这些滤波电感能将有源电力滤波器输出的电压信号转换为补偿电 流信号，叠加到负荷109侧电流上，从而在三相供电系统108侧获得高功率因 数的网侧电流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.模块组合型并联有源电力滤波系统，其特征在于单相有源电力滤波器(101)的A相桥臂的交流输出端(M)连接电网的正馈线(220)，连接点为第一公共连接点(PCC11)，单相有源电力滤波器(101)的B相桥臂的交流输出端(T)连接电网的负馈线(230)，连接点为第二公共连接点(PCC12)。
2. 根据权利要求1所述的模块组合型并联有源电力滤波系统，其特征在于 单相有源电力滤波器(101)的输出滤波电抗器一分为二，分别安装到A、 B相 桥臂中。
3. 模块组合型并联有源电力滤波系统，其特征在于三相有源电力滤波器 (701)的A相桥臂的交流输出端(")连接电网的第一馈线(120)，连接点为第一公共连接点(PCC1)，B相桥臂的交流输出端(F)连接电网的第二馈线(130)， 连接点为第二公共连接点(PCC2)， C相桥臂的交流输出端(『)连接电网的第 三馈线(140)，连接点为第三公共连接点(PCC3)。
4. 根据权利要求3所述的模块组合型并联有源电力滤波系统，其特征在于 三相有源电力滤波器(701)的输出滤波电抗器一分为二，分别安装到A、 B、 C 相桥臂中。
全文摘要
本发明公开了一种模块组合型并联有源电力滤波系统，属于电能质量控制领域。有源电力滤波器的交流输出端分别和对应的供电系统馈线直接相连，无需工频变压器，能直接应用于高压领域。有源电力滤波器被控制为电流源，输出电流信号，叠加到负荷侧电流上，从而在供电系统侧获得高功率因数的网侧电流。有源电力滤波器的输出滤波电抗器一分为二，分别内嵌到各相桥臂中。本发明的模块组合型并联有源电力滤波系统能和无源电力滤波器、晶闸管投切电容器等装置串并联使用组成混合补偿系统，具体组合形式可根据滤波和无功性能指标确定。
文档编号H02J3/01GK101577429SQ20091008747
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者湖 孙, 杨晓峰, 飞 林, 贺明智, 郑琼林, 黄先进 申请人:北京交通大学