专利名称：一种可滤波的电力变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种可滤波的电力变压器，属于电力系统配电网谐波抑制技术。
背景技术：
传统的电力变压器仅有传输和隔离电能的功能，无法实现对电网谐波的治理。将电力变压器和电力有源滤波器结合起来，就可以使电力变压器具有动态滤波功能。电力有源滤波器的滤波电路主要由谐波信号的检测和补偿电流的产生两大部分组成。
通常滤波电路谐波信号的检测主要方法为提取基波分量法，其原理是通过构造一个基波，提取分离后得出谐波的静态模型，把瞬时无功理论应用到谐波检测中，实现了谐波在检测通道中的提取。其实现方法是把电网电压状态量直接引入谐波检测电路的输入通道，锁相得出其正弦与余弦量后，通过状态空间α-β坐标矢量变换，变换成瞬时有功与无功分量。该方法通常采用带通滤波器实现，但所采用的高阶滤波器会产生附加相移，造成输出信号畸变，影响补偿效果。此外，这种方法还存在设计困难、误差大、对电网频率波动和电路元件参数较敏感等缺点。
补偿电流的产生通常采用基于正弦波脉宽调制(即SPWM)的电压源逆变器，从采用的电流控制方法看，现在大多采用的是滞环比较控制技术，该技术是将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差输入到具有滞环特性的比较器，通过比较器的输出来控制开关的开合，从而达到逆变器输出值实时跟踪补偿电流参考值。缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环带宽影响。带宽固定时，开关频率会随补偿电流变化而变化，从而引起较大的脉动电流和开关噪声。
根据滤波电路与电力变压器低压端的连接方式可将滤波电路分为串联型滤波电路和并联型滤波电路。串联型滤波电路，通过三个单相变压器串联在电源与负载间，由于串联型滤波电路中流过的是正常负荷电流，损耗较大，而且串联型滤波电路的投切、故障后的退出及各种保护也较复杂；而并联型滤波电路，由于其与系统相并联，可等效为一受控电流源，能较好地适用于感性负载的谐波补偿，并可产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波，同时技术上比较容易实现。
实用新型内容本实用新型提供了一种可滤波的电力变压器，它是基于电力变压器的基础上增加一个电压型有源滤波器，使它们成为一个整体，并且使有源滤波器实现更精确更有效的谐波信号的检测方法及其谐波电流分量补偿方法，从而增加滤除负载谐波的功能。
图1为本实用新型的电路原理图，其电路是并联型滤波电路，含有一个电压等级为10KV/400V的电力变压器(1)、一组由三相负载电流互感器(即CT)构成的谐波信号检测电路、一个正弦波脉宽调制(即SPWM)控制信号发生器(2)和一个电压型有源滤波器(3)。一组由三相负载电流互感器构成的谐波信号检测电路包括一组三相电流互感器CTa，CTb，CTc和谐波信号检测电路，电流互感器的作用是对负载电流进行采样，谐波信号检测电路集成在正弦波脉宽调制控制信号发生器(2)中，它的作用是对采样的负载电流采用瞬时空间矢量d-q法进行电流谐波检测；电压型有源滤波器(3)由电压型三相桥式逆变电路和一个电解电容C构成。电压型三相桥式逆变电路的三相桥臂开关V1-V6由绝缘门极双极型晶体管(即IGBT)构成，它的直流端接电解电容C，交流输出端直接与电力变压器(1)低压输出侧并联连接，然后由电力变压器(1)低压输出侧分别连接到三相电流互感器Cta、CTb、CTc，再通过连接谐波信号检测电路到正弦波脉宽调制控制信号发生器(2)，并由正弦波脉宽调制控制信号发生器(2)发出控制信号给三相桥臂开关V1-V6。
电压型有源滤波器根据瞬时无功功率的原理，实时检测出负载谐波大小，通过正弦波脉宽调制策略，控制电压型三相桥式逆变电路，产生一与其大小相等方向相反的谐波iha、ihb、ihc注入到普通电力变压器低压输出侧，使其低压侧电流谐波为零，并通过变压器耦合到高压侧，使电网电流谐波为零，达到动态滤除负载谐波的目的。
本实用新型的可滤波的电力变压器，使得有源滤波技术与电力变压器融为一体，不但增加了电力变压器的滤波功能，而且易于实现优化设计。它不仅可用作交流电力系统中较低电压等级的配电变压器，还可应用多重化技术应用到更高等级的配电网中，而且电路结构相对简单，成本较低，性能稳定，具有相当好的应用前景。
图1是本实用新型的电路原理图。
图中1-电力变压器 2-正弦波脉宽调制控制信号发生器 3-电压型有源滤波器具体实施方式
下面结合实施方案对本实用新型作进一步地说明本实用新型的可滤波的电力变压器，其负载电流的谐波信号的检测方法采用基于同步旋转坐标变换的d-q瞬时空间矢量法，该方法可在电网电压不对称、畸变情况下精确地检测出谐波电流，其优点是当电网电压对称且无畸变时，各电流分量(基波正序无功分量、不对称分量及高次谐波分量)的检测电路比较简单。同时所采用的高阶滤波器不会产生附加相移，因而输出信号无畸变，取得的补偿效果较好。此外，这种方法不会受到电网频率波动和电路元件参数变化的影响。
谐波电流分量的补偿方法采用无差拍控制技术。该方法利用前一时刻的补偿电流参考值和实际值，计算出下一时刻的电流参考值及各种开关状态下逆变器电流的输出值，选择某种开关模式作为下一时刻的开关状态，从而达到电流误差等于零的目标。该方法的优点是能够快速响应电流的突然变化，计算精度较高，较好地克服了滞环比较控制法中系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环带宽影响的缺点。
本实用新型不仅可用作较低电压等级的配电变压器，还可应用多重化技术应用到更高等级的配电网中，而且电路结构相对简单，成本较低，性能稳定，具有相当好的应用前景。
权利要求1.一种可滤波的电力变压器，含有一个电力变压器、一组由三相负载电流互感器构成的谐波信号检测电路、一个正弦波脉宽调制控制信号发生器和一个电压型有源滤波器，其特征在于，所述一组由三相负载电流互感器构成的谐波信号检测电路包括一组三相电流互感器CTa，CTb，CTc和谐波信号检测电路，电流互感器是对负载电流进行采样，谐波信号检测电路集成在正弦波脉宽调制控制信号发生器中，所述电压型有源滤波器由电压型三相桥式逆变电路和一个电解电容构成；其连接关系是电压型三相桥式逆变电路的三相桥臂开关V1-V6由绝缘门极双极型晶体管构成，它的直流端接电解电容，交流输出端直接与电力变压器低压输出侧并联连接，然后由电力变压器低压输出侧分别连接到三相电流互感器CTa、CTb、CTc，再通过连接谐波信号检测电路到正弦波脉宽调制控制信号发生器，并由正弦波脉宽调制控制信号发生器发出控制信号给三相桥臂开关V1-V6，所述电流互感器的作用是对负载电流进行采样，谐波信号检测电路的作用是对采样的负载电流采用瞬时空间矢量d-q法进行电流谐波检测。
2.根据权利要求1所述的一种可滤波的电力变压器，其特征在于，所述电力变压器电压等级是10KV/400V。
3.根据权利要求1或2所述的一种可滤波的电力变压器，其特征在于，所述电压型有源滤波器的三相桥式逆变电路采用无差拍控制技术实现基于优化特定消谐的正弦波脉宽调制算法，其作用是得到控制逆变器桥臂的六开关驱动波形，使三相桥式逆变电路产生与检测到的谐波电流大小相等方向相反的谐波电流iha、ihb、ihc，并注入到电力变压器低压输出侧，使其低压侧电流谐波为零。
专利摘要本实用新型涉及一种可滤波的电力变压器，含有一个电压等级为10KV/400V的电力变压器、一组由三相负载电流互感器构成的谐波信号检测电路、一个正弦波脉宽调制控制信号发生器和一个电压型有源滤波器。该电压型有源滤波器根据瞬时无功功率的原理，实时检测出负载谐波大小，通过正弦波脉宽调制策略，控制电压型三相桥式逆变电路，产生一与其大小相等方向相反的谐波i
文档编号H02J3/01GK2658999SQ20032011834
公开日2004年11月24日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者张波 申请人:华南理工大学