专利名称：电压型谐波源的综合电能质量控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力谐波的治理，具体的涉及到电压型谐波源的综合 电能质量控制器。
背景技术：
现阶段常见的有源滤波器的结构与控制方式非常多，其中最具代表性
的结构主要有四种第一种是传统的并联型有源滤波器；第二种是并联无 源加串联有源的复合系统；第三种是有源滤波器和无源滤波器串联后与电 网并联的混合型系统；第四种是统一电能质量控制器。传统的并联无源滤 波器通过注入补偿谐波电流来抵消负载中所包含的谐波，从而可以使系统 电流变成正弦，但是这种传统的并联有源滤波器的初始投资较高，同时要 实现具有快速电流响应的大功率逆变器也^f艮难。第二种有源电力滤波器采 用在变压器的二次侧注入谐波，从而串联变压器等效为一个电流控制电压 源，但是系统中的参数K很难确定，设计不好可能导致系统稳定性问题。 第三种有源电力滤波器可以等效为第二种并联无源加串联有源的复合系 统。第四种统一电能质量控制器具有输入功率因数高，输出能力强，可以 进行宗合的电能质量调节等优点，4旦是结构和控制复杂。
发明内容
一种电压型谐波源的综合电能质量控制器，本实用新型省掉了基于基波^兹 通补偿的有源滤波器中的体积庞大的无源滤波部分，实现了结构和控制的 简化，并缩小体积，而且可以避免出现的谐振现象。
本实用新型的技术方案为电压型谐波源的综合电能质量控制器，由 电压型谐波源、串联变压器、电感、控制和驱动电路、电压型逆变器组成。 其特征在于串联变压器与电力系统、电压型谐波源串联成回路，基波电 流检测电路一端与串联变压器的一次侧相连，另一端与控制和驱动电路相 连，串联变压器的二次侧分别与电感、电压型逆变器连接成回路，串联变 压器的二次侧还与控制和驱动电^各相连，控制和驱动电路与电压型逆变器 相连。
串联变压器串联在电力系统与电压型谐波源之间，串联变压器的二次 侧与 一个电压型逆变器相接。其控制策略为采用基波电流检测电路检测出 电力系统的基波电流，以该基波电流信号为参考信号通过对电压型逆变器 进行适当的电流跟踪控制产生一个基波电流源注入串联变压器的二次侧，通过适当选择补偿系数，可以使串联变压器的一次侧对基波呈现零阻抗， 这样该串联变压器就可以真正实现对基波呈现零阻抗，对谐波呈现一个高 阻抗从而阻止电压源型谐波源负载中的谐波电压流入电力系统。具体的电 路连接如图1把一个串联变压器串联在有电压型谐波的负载电路中，图中
(AX—次侧，ax二次侧)通过二次侧补偿一次侧，二次侧的控制由基波电 流检测电路、控制和驱动电路、电压型变流电路三部分组成，具体实现为 由TA1互感器采集在串联变压器的一次测电流也就是电力系统电流，然后 由基波电流检测电路检测出基波电流，再将检测的基波电流与在二次测检 测的反馈电流注入控制和驱动电路产生实际的补偿电流，最后通过一个电 压型逆变器产生反向电流注入二次侧抑制谐波。
本实用新型当应用于电压型谐波源负载时可以阻止谐波电压流入电力 系统，同时还可以起一定的稳压作用。并且主电路方面省掉了基于基波磁 通补偿的有源滤波器中的体积庞大的无源滤波部分，简化结构和控制，缩 小体积。
图1为本实用新型的原理连接示意图。 图2为串联变压器电路图。 图3为变压器谐波等效电路图。 图4为串联变压器电路T形等效电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的说明
如图1，本实用新型由电压型谐波源、串联变压器、电感、控制和驱 动电路、电压型逆变器组成。串联变压器与电力系统、电压型谐波源串联 成回路，基波电流检测电路一端与串联变压器的一次侧相连，另一端与控 制和驱动电路相连，串联变压器的二次侧分别与电感、电压型逆变器连接 成回路，串联变压器的二次侧还与控制和驱动电路相连，控制和驱动电路 与电压型逆变器相连。
电压型谐波源，控制和驱动电路，基波检测电路都为常用电路，实现 方便，变压器，电感，都可以从市场上够买的到。
根据图1，可以清楚的知道本实用新型的实现理论，就是基波电流检测 电路检测出系统的基波电流，以基波电流信号为参考信号通过对电压型逆 变器进行适当的电流跟踪控制产生一个基波电流源注入串联变压器的二次 侧，实现对基波呈现零阻抗，对谐波呈现一个高阻抗从而阻止电压源型谐 波负载中的谐波电压流入电力系统。其中控制策略是关键，下面以变压器的原理为基础进行分析图2为一个带气隙串联变压器电路，设该变压器
的铁心上一次侧绕组AX的匝数为Wl， 二次侧绕组ax的匝数为W2，则一次
侧与二次侧的匝比k=Wl/W2。将该串i[关变压器一次侧串if关在电网和一个谐
波源之间，系统电流(即变压器的一次侧电流)由基波和所有n次谐波电流 组成，即A"("+s^w。通过检测电网电流A中的基波成分^1)，并采用一
个电压型逆变器跟踪此电流来产生一个基波电流"")，此电流和^具有相同 的频率，将^"反相位注入变压器的二次侧，则此双边励磁的串联变压器的 T形等效电路如图3所示"2折算到变压器一次侧后为"，其中Z^n+JA 是一次侧AX线圏的漏阻抗；Z; = ^ + 为变压器二次侧折算到 一次侧的漏 阻抗；Zm-;+J&为变压器励^磁阻抗。才艮据叠加原理，有两种情况。
1) 对于基波，变压器空载运行时，铁心中建立了 F'=『i 7i的空载磁势， 由此空载;兹势产生的主-兹通，该主》兹通在变压器一次侧产生的感生电动
势
A".4.4偶^"" (1)
同时变压器一次侧电压方程为(2) 若注入的基波电沪一'"的有效值满足如下关系式
其中a表示4和A之间的关系的一个系数，定义为补偿系数。 在这种情况下，变压器铁心中的总磁势为,^『^i+『27^(1 —")『171 ,变
压器铁心中的主磁通为G — a)0^，该主磁通在变压器一次侧产生的感生电
动势
& =-;4.4偶(1-a)』=-oc)Zm (4) 将式(4)代入式(2)得"A^+(1-a)A、 (5) 则从AX端看进去，变压器等效阻抗为Z":"'〃,Zi+G-")Zm (6) 令2"=0,则有"^ + Z"Zm。即当使"-"Z'"m可以实现串联变压
器对基波呈现零阻抗。
设系统侧和负载侧的基波电压分别为"s和K ，忽略掉系统阻抗，则有 t/s=[Z1+(l —aOZm]/1 + t/L (7)
因此当系统电压有一定波动时，可以通过调节补偿系数a使负载电压 保持不变。
2) 对于n次谐波，因为变压器的二次侧仅注入了基波电流，G中不包 含任何谐波电流，即"w =0，其等效电路如图4所示。则从AX端看，串联 变压器一次侧的等效阻抗为.
z^(") ==(ri++j气*
权利要求1、电压型谐波源的综合电能质量控制器，由电压型谐波源、串联变压器、电感、控制和驱动电路、电压型逆变器组成，其特征在于串联变压器与电力系统、电压型谐波源串联成回路，基波电流检测电路一端与串联变压器的一次侧相连，另一端与控制和驱动电路相连，串联变压器的二次侧分别与电感、电压型逆变器连接成回路，串联变压器的二次侧还与控制和驱动电路相连，控制和驱动电路与电压型逆变器相连。
专利摘要本实用新型涉及电压型谐波源的综合电能质量控制器，由电压型谐波源、串联变压器、电感、控制和驱动电路、电压型逆变器组成，串联变压器与电力系统、电压型谐波源串联成回路，基波电流检测电路一端与串联变压器的一次侧相连，另一端与控制和驱动电路相连，串联变压器的二次侧分别与电感、电压型逆变器连接成回路，串联变压器的二次侧还与控制和驱动电路相连，控制和驱动电路与电压型逆变器相连。本实用新型当应用于电压型谐波源负载时可以阻止谐波电压流入电力系统，同时还可以起一定的稳压作用。并且主电路方面省掉了基于基波磁通补偿的有源滤波器中的体积庞大的无源滤波部分，简化结构和控制，缩小体积。
文档编号H02J3/38GK201345544SQ20092008323
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者李达义 申请人:武汉市通益电气有限公司