专利名称：混合型有源电力滤波器及基于该滤波器的svpwm方法
技术领域：
本发明涉及一种混合型有源电力滤波器及基于该滤波器的SVPWM方法，属于电力电子技术领域。
背景技术：
电能是现代社会生产和人民生活中主要的和必不可少的重要能源，越来越严重的谐波污染与越来越高的电能质量要求形成了一对日益尖锐的矛盾。近年来，由于电网谐波问题，并补电容器因经常跳间而不能投运，严重的甚至引发爆炸，微机保护装置也常常出现误动甚至拒动而引发事故，输配电线路、电机等的谐波附加损耗的存在以及使用寿命缩短，给供电和用电企业造成了巨大的经济损失。企业电气节能新技术和新装备有着广泛的应用市场，能够实现电力、冶金、化工、建材等行业的节能降耗。为了降低企业的电能损耗，防止谐波的各种危害，必须对配电系统中的谐波进行治理并实现无功功率的全局协同优化补偿。前几年，高压侧谐波动态治理装备还被国外长期垄断着，国内相关装置都还基本依赖进口，然而国外设备价格昂贵。有源电力滤波器APF作为一种能动态抑制谐波的电力电子装置，广受关注。APF发展至今，出现了多种拓扑结构单独型、多变流器混合型以及APF与PPF混合型。单独使用的有源滤波器虽然有很好的滤波性能，但是造价较高，特别是在高压大功率场合，难以得到应用。多变流器混合型APF的控制系统相当复杂和繁琐，而且成本更高，基本处于理论研究阶段，实用性不强。因此，小容量有源滤波器与大容量无源滤波器相结合的混合有源滤波器成为当今实际应用的热点和必然选择，也是未来有源滤波技术的发展方向。它既可克服APF容量要求大、成本高的缺点，又可弥补PPF的不足，使整个滤波系统获得良好的性能。APF与PPF混合型主要有并联混合型有源电力滤波器和串联混合型有源电力滤波器。串联混合型有源电力滤波器中的有源电力滤波器可抑制电网背景谐波电压对负载供电电压的影响，还可抑制电网与无源滤波器之间可能发生的串并联谐振。但是当负载电流中存在无源滤波器不能滤除的谐波时，由于有源滤波器强制这部分谐波流入无源滤波器，这将在负载端产生谐波电压。因此，这种结构方式抑制负载谐波电流和抑制负载端谐波电压是不可调和(即无法兼顾)。此外，由于有源滤波器串联在系统中，绝缘较困难，维修起来也很不方便。并且在正常工作时，注入变压器流过所有的负载电流，特别是在耦合变压器的二次侧，线路热损增加，滤波器结构也会很庞大。并联混合型有源电力滤波器通常采用注入式电路结构串联谐振注入式和并联谐振注入式。并联谐振注入型APF不具备无功补偿能力；串连谐振注入型APF有源滤波器的容量要求小，但是它在有源电力滤波器与无源滤波器之间存在谐波通道，造成有源电力滤波器注入的补偿电流又可能流入无源滤波器及系统中，无谓地增加无源滤波器的负担，而且也会影响谐波抑制的效果
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的混合型有源电力滤波器及基于该滤波器的SVPWM方法，该混合型有源电力滤波器及基于该滤波器的SVPWM方法，这种滤波器不但能较好地治理电网中的谐波，同时能够补偿大容量的无功功率。发明的技术解决方案如下一种混合型有源电力滤波器，包括有源滤波器、无源滤波器和隔离变压器，有源滤波器的输出侧接隔离变压器的副边，隔离变压器的原边通过无源滤波器并入电网；电网与负载相接；有源滤波器为针对W次特征谐波的无源滤波器；W为大于或等于5的奇数；有源滤波器的逆变器为三相四开关逆变器，采用4个IGBT和2个电容；该4个IGBT两两一组构成逆变器的两相桥臂，该2个电容串接构成第三相的桥臂。所述的混合型有源电力滤波器还设有基波分流电感(L)，基波分流电感(L)与隔离变压器的副边并联。在电网的负载侧还设有至少一组辅助无源滤波器；所述的辅助无源滤波器为针对N次特征谐波的无源滤波器，N为大于或等于5的奇数，辅助无源滤波器与无源滤波器分别处理不同次数的特征谐波。隔离变压器的变比为M，M为大于1的整数。整数比，这样有利于计算。所述的混合型有源电力滤波器还包括用于检测A相负载电流B相负载电流iLb和A相相电压ua、A相补偿电流iea、B相补偿电流ia的检测电路、两个PI控制器和一个SVPWM调制器；所述的2个电容组成的桥臂为C相桥臂；参考A相谐波电流&和参考B相谐波电流&分别为Ica = iLa ~ifa ；i*cb=iLb_ifi ，其中，ifa和ifb分另Ij为A相和B相的基波电流，= Ua/
权利要求
1. 一种混合型有源电力滤波器，其特征在于，包括有源滤波器、无源滤波器和隔离变压器，有源滤波器的输出侧接隔离变压器的副边，隔离变压器的原边通过无源滤波器并入电网；电网与负载相接；有源滤波器为针对W次特征谐波的无源滤波器；W为大于或等于5的奇数；有源滤波器的逆变器为三相四开关逆变器，采用4个IGBT和2个电容；该4个IGBT两两-组构成逆变器的两相桥臂，该2个电容串接构成第J相的桥臂。
2.根据权利要求1所述的混合型有源电力滤波器，其特征在于，还设有基波分流电感(L)，基波分流电感(L)与隔离变压器的副边并联。
3.根据权利要求1所述的混合型有源电力滤波器，其特征在于，在电网的负载侧还设有至少一组辅助无源滤波器；所述的辅助无源滤波器为针对N次特征谐波的无源滤波器，N为大于或等于5的奇数，辅助无源滤波器与无源滤波器分别处理不同次数的特征谐波。
4.根据权利要求1所述的混合型有源电力滤波器，其特征在于，隔离变压器的变比为M，M为大于1的整数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的混合型有源电力滤波器，其特征在于，还包括用于检测A相负载电流B相负载电流、和A相相电压ua、A相补偿电流iea、B相补偿电流 -个SVPWM调制器；的检测电路、两个PI控制器和-所述的2个电容组成的桥臂为C相桥臂；参考A相谐波电流&和参考B相谐波电流&分别为
6.根据权利要求5所述的混合型有源电力滤波器，其特征在于，在PI控制器与SVPWM调制器的输入端之间还设有限幅器。
7.一种基于混合型有源电力滤波器的SVPWM方法，其特征在于，采用权利要求6所述的混合型有源电力滤波器；所述的SVPWM调制器的调制方法如下表所示
8.根据权利要求7所述的基于混合型有源电力滤波器的SVPWM方法，其特征在于，PI控制器的传递函数GW = ^^，k = 6，T = 0. 01。
全文摘要
本发明公开了一种混合型有源电力滤波器及基于该滤波器的SVPWM方法，所述的混合型有源电力滤波器包括有源电力滤波器APF、单调谐无源滤波器组PPFs和隔离变压器。有源电力滤波器的逆变器采用三相四开关结构，由4个IGBT器件构成两个桥臂，直流侧的电容构成第三个桥臂。有源电力滤波器的输出端接隔离变压器的副边，隔离变压器的副边与基波分流电感并联，隔离变压器的原边与7次单调谐无源滤波器PPF串接，再与非线性负载并联后接到电网中。本发明采用无源滤波器组滤除非线性负载引起的5次、7次和11次等主要特征谐波，同时补偿一定的无功功率，有源电力滤波器支路对余下谐波进行动态实时治理。
文档编号H02J3/01GK102570465SQ20121000242
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者李刚, 黎燕 申请人:中南大学