专利名称：宽频域多类型谐波综合治理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有源电力滤波器，特别是一种宽频域多类型谐波综合治理系统。
背景技术：
随着电力电子装置应用的不断增多，谐波源种类增多，电网谐波环境越来越复杂。电网整流装置是一种典型的谐波源，根据其直流侧滤波元件的不同，可大致分为电流型谐波源和电压型谐波源两种。直流侧采用电感滤波的整流装置可以看成电流型谐波源，直流侧为电容滤波的整流装置可以看成电压型谐波源。由于早期电流型整流装置应用较广泛，国内外对电流型谐波源的治理方法研究较多，对电压型谐波源的治理方案的研究相对较少。近年来，随着变频器、开关电源、不间断电源和电子镇流器等电力电子装置应用的日益增多，电网中电压型谐波源不断增多，成为另一种主要的谐波源。并且一些场合负载中可能既含电流型谐波源又有电压型谐波源，谐波问题严重，需要对不同类型的谐波源进行综合治理。目前，国内外对电流型、电压型谐波源的治理方法已进行了很多研究，而对不同类型谐波源综合治理方法的研究很少。一些研究结论表明并联型有源电力滤波器适合补偿电流型谐波源，串联型有源电力滤波器适合补偿电压型谐波源，但采用并联型有源电力滤波器补偿电压型谐波源，采用串联型有源电力滤波器补偿电流型谐波源时，都会引起谐波放大现象，补偿效果都不好。传统的串联混合型有源电力滤波器能够补偿电流型谐波源，但无源部分一般采用多组单次串联谐振无源电力滤波器，当负载侧含有谐波电压时，容易导致流过无源电力滤波器的谐波电流过大，因此不适合负载侧有谐波电压畸变的场合。由串联无源滤波器及并联无源滤波器组成的混合无源滤波器，能实现对电压型及电流型谐波的综合补偿，但串联谐振无源滤波器参数的变化和电网频率偏差导致的滤波器偏谐加上滤波器内阻的影响，可能产生较大的基波电压降落，影响电网正常运行。传统串联型有源电力滤波器采用检测负载电压、检测电源电流、复合检测等控制方法由于直接对不同频率的谐波信号进行统一控制，稳态时容易产生幅值和相位的误差，且这种误差不易调整和校正，稳态控制精确度不够高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种宽频域多类型谐波综合治理系统，实现对电流型和电压型谐波源的综合治理，有效抑制电网谐波串、并联谐振。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种宽频域多类型谐波综合治理系统，包括串联型有源电力滤波器、并联无源电力滤波器，所述串联型有源电力滤波器包括逆变器、滤波电路和变压器，所述逆变器经滤波电路连接到所述变压器的副边，所述变压器的原边串联在电网线路中，所述并联无源电力滤波器并联接入所述串联型有源电力滤波器负载侧。[0006]所述并联无源滤波器是由电感和电容构成的基波并联谐振无源带阻滤波器。与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型并联无源滤波器采用基波并联谐振无源滤波器，对高次谐波阻抗很小，对低次特征谐波具有较小的阻抗，当负载侧有谐波电压畸变时，能有效限制流过PPF的低次谐波电流大小，同时不影响谐波电流抑制效果。且使串联混合型有源电力滤波器能够应用于负载侧有谐波电压畸变的场合，实现了对电流型和电压型谐波源的综合补偿。
图1为本实用新型一实施例宽频域多类型谐波综合治理系统的拓扑结构图；图2为本实用新型一实施例宽频域多类型谐波综合治理系统的检测控制框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一实施例包括串联型有源电力滤波器和并联谐振型无源滤波器，并联谐振型无源滤波器是由电感和电容构成的基波并联谐振无源带阻滤波器，串联型有源电力滤波器由三相电压型逆变器各相交流输出端经过一个LC输出滤波电路后，连接到串联变压器副边的一端，其中LC输出滤波电路的电容与变压器副边并联，电网三相上的串联变压器采用Y型联接，串联变压器副边另一端作为三相中性点，串联变压器原边则串联在电网和谐波源之间，并联谐振型无源电力滤波器并联接入所述串联型有源电力滤波器负载侧。本发明中串联有源电力滤波器采用基于变压器基波磁通补偿原理的控制方法，如图1中串联变压器的原副边变比为k，则根据变压器基波磁通补偿原理，当变压器二次侧注入的电流i。为一次侧基波电流isf的_k倍时，变压器的基波主磁通为零。此时，从变压器的一次侧看进去，变压器对基波呈现很低的一次侧漏阻抗，不影响电网正常运行；而对η次谐波呈现的阻抗约为基波励磁阻抗的η倍，变压器对η次谐波电流的阻抗远大于对基波电流的阻抗，也远大于并联谐振无源滤波器对η次谐波电流的阻抗，从而迫使谐波电流流入无源滤波支路，而不流入电网侧，起到很好的谐波隔离作用。串联型有源电力滤波器主要起补偿非线性负载中的谐波电压及电网背景谐波电压，隔离负载侧谐波电流，提高无源滤波器性能的作用，同时其对谐波的高阻抗能有效抑制电网串、并联谐振的发生。并联PPF是一组并联谐振的带阻滤波器，谐振在基波频率，并联在负载侧，对高次谐波阻抗很小，对低次特征谐波具有较小的阻抗，主要为负载提供谐波电流通道，当负载侧有谐波电压畸变时，能有效限制流过PPF的低次谐波电流大小，同时不影响滤波效果，克服了传统SHAPF的PPF中谐波容易过流的缺点，使新型串联混合型有源电力滤波器能用于综合补偿不同类型谐波源，通过调整谐振频率还能补偿一定的无功功率。图1中的串联混合型有源电力滤波器即宽频域多类型谐波综合治理系统。如图2所示，本发明中串联型有源电力滤波器采用一种基于变压器基波磁通补偿原理的控制方法，只需要对电压型逆变器输出的基波电流进行控制，控制对象频率单一，控制简单易于实现。本发明采用电流无静差PI控制，通过坐标变换把基波电流误差信号变成直流信号，然后对直流信号进行PI控制，能消除系统稳态误差。为了减少坐标变换次数，首先检测电网电流is，即串联变压器原边电流，此电流乘以系数一 k得到变压器副边等效电流值，然后减去检测到的逆变器输出电流i。，得到的电流I1中包含谐波电流、基波补偿电流参考量和实际补偿电流的误差信号。为了提取基波补偿
电流误差信号，根据瞬时无功功率理论，对得到的三相电流信号进行ip、Iq变换，图中Cft及
Cn分别为正变换和逆变换矩阵，经过低通滤波得到基波瞬时有功量$和无功量，再计算出
基波电流误差量的幅值I1和相角P。然后仅对误差电流信号的幅值进行比例积分控制，从而
避免了对误差信号的频率和相角的积分。且被控信号为直流量，可以使逆变器输出电流无
静差的跟踪基波补偿电流信号。另外，可以在信号的相角中叠加一个调整角度「识，补偿信号
检测及输出滤波环节所造成的相位延时，或通过相角调整使输出基波电流相位跟踪电网电
压的相位，达到补偿无功的目的。可见，使用普通PI控制器实现了广义积分器的优点，同时
减少了坐标变换及PI控制器的数量，控制算法简单，易于实现。其中，正变换矩阵Cft和逆变换矩阵Cit的表达式如下:
权利要求1.一种宽频域多类型谐波综合治理系统，包括串联型有源电力滤波器、并联无源电力滤波器，其特征在于，所述串联型有源电力滤波器包括逆变器、滤波电路和变压器，所述逆变器经滤波电路连接到所述变压器的副边，所述变压器的原边串联在电网线路中，所述并联无源电力滤波器并联接入所述串联型有源电力滤波器负载侧。
2.根据权利要求1所述的宽频域多类型谐波综合治理系统，其特征在于，所述并联无源滤波器是由电感和电容构成的基波并联谐振无源带阻滤波器。
3.根据权利要求1所述的宽频域多类型谐波综合治理系统，其特征在于，所述逆变器为三相电压型逆变器。
4.根据权利要求1所述的宽频域多类型谐波综合治理系统，其特征在于，所述滤波电路为LC输出滤波电路。
5.根据权利要求1所述的宽频域多类型谐波综合治理系统，其特征在于，所述串联型有源电力滤波器原副边变比为k:l。
专利摘要本实用新型公开了一种宽频域多类型谐波综合治理系统，包括串联型有源电力滤波器、并联无源电力滤波器，所述串联有源电力滤波器包括逆变器、滤波电路和串联变压器，所述逆变器经滤波电路连接到串联变压器的副边，变压器的原边串联在电网线路中，所述并联无源电力滤波器并联接入所述串联型有源电力滤波器负载侧。本实用新型并联无源滤波器采用基波并联谐振无源滤波器，对高次谐波阻抗很小，对低次特征谐波具有较小的阻抗，当负载侧有谐波电压畸变时，能有效限制流过PPF的低次谐波电流大小，同时不影响谐波电流抑制效果。且使串联混合型有源电力滤波器能够应用于负载侧有谐波电压畸变的场合，实现了对电流型和电压型谐波源的综合补偿。
文档编号H02J3/01GK202940591SQ20122070595
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者帅智康, 涂春鸣, 盘宏斌, 肖凡, 姚鹏, 楚烺, 蒋玲, 张杨, 戴晓宗 申请人:湖南大学