寬頻域多類型諧波綜合治理系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統，包括串聯型有源電力濾波器、并聯無源電力濾波器，所述串聯有源電力濾波器包括逆變器、濾波電路和串聯變壓器，所述逆變器經濾波電路連接到串聯變壓器的副邊，變壓器的原邊串聯在電網線路中，所述并聯無源電力濾波器并聯接入所述串聯型有源電力濾波器負載側。本實用新型專利技術并聯無源濾波器采用基波并聯諧振無源濾波器，對高次諧波阻抗很小，對低次特征諧波具有較小的阻抗，當負載側有諧波電壓畸變時，能有效限制流過PPF的低次諧波電流大小，同時不影響諧波電流抑制效果。且使串聯混合型有源電力濾波器能夠應用于負載側有諧波電壓畸變的場合，實現了對電流型和電壓型諧波源的綜合補償。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及有源電力濾波器，特別是一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統。
技術介紹
隨著電力電子裝置應用的不斷增多，諧波源種類增多，電網諧波環境越來越復雜。電網整流裝置是一種典型的諧波源，根據其直流側濾波元件的不同，可大致分為電流型諧波源和電壓型諧波源兩種。直流側采用電感濾波的整流裝置可以看成電流型諧波源，直流側為電容濾波的整流裝置可以看成電壓型諧波源。由于早期電流型整流裝置應用較廣泛，國內外對電流型諧波源的治理方法研究較多，對電壓型諧波源的治理方案的研究相對較少。近年來，隨著變頻器、開關電源、不間斷電源和電子鎮流器等電力電子裝置應用的日益增多，電網中電壓型諧波源不斷增多，成為另一種主要的諧波源。并且一些場合負載中可能既含電流型諧波源又有電壓型諧波源，諧波問題嚴重，需要對不同類型的諧波源進行綜合治理。目前，國內外對電流型、電壓型諧波源的治理方法已進行了很多研究，而對不同類型諧波源綜合治理方法的研究很少。一些研究結論表明并聯型有源電力濾波器適合補償電流型諧波源，串聯型有源電力濾波器適合補償電壓型諧波源，但采用并聯型有源電力濾波器補償電壓型諧波源，采用串聯型有源電力濾波器補償電流型諧波源時，都會引起諧波放大現象，補償效果都不好。傳統的串聯混合型有源電力濾波器能夠補償電流型諧波源，但無源部分一般采用多組單次串聯諧振無源電力濾波器，當負載側含有諧波電壓時，容易導致流過無源電力濾波器的諧波電流過大，因此不適合負載側有諧波電壓畸變的場合。由串聯無源濾波器及并聯無源濾波器組成的混合無源濾波器，能實現對電壓型及電流型諧波的綜合補償，但串聯諧振無源濾波器參數的變化和電網頻率偏差導致的濾波器偏諧加上濾波器內阻的影響，可能產生較大的基波電壓降落，影響電網正常運行。傳統串聯型有源電力濾波器采用檢測負載電壓、檢測電源電流、復合檢測等控制方法由于直接對不同頻率的諧波信號進行統一控制，穩態時容易產生幅值和相位的誤差，且這種誤差不易調整和校正，穩態控制精確度不夠高。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統，實現對電流型和電壓型諧波源的綜合治理，有效抑制電網諧波串、并聯諧振。為解決上述技術問題，本技術所采用的技術方案是:一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統，包括串聯型有源電力濾波器、并聯無源電力濾波器，所述串聯型有源電力濾波器包括逆變器、濾波電路和變壓器，所述逆變器經濾波電路連接到所述變壓器的副邊，所述變壓器的原邊串聯在電網線路中，所述并聯無源電力濾波器并聯接入所述串聯型有源電力濾波器負載側。所述并聯無源濾波器是由電感和電容構成的基波并聯諧振無源帶阻濾波器。與現有技術相比，本技術所具有的有益效果為:本技術并聯無源濾波器采用基波并聯諧振無源濾波器，對高次諧波阻抗很小，對低次特征諧波具有較小的阻抗，當負載側有諧波電壓畸變時，能有效限制流過PPF的低次諧波電流大小，同時不影響諧波電流抑制效果。且使串聯混合型有源電力濾波器能夠應用于負載側有諧波電壓畸變的場合，實現了對電流型和電壓型諧波源的綜合補償。附圖說明圖1為本技術一實施例寬頻域多類型諧波綜合治理系統的拓撲結構圖；圖2為本技術一實施例寬頻域多類型諧波綜合治理系統的檢測控制框圖。具體實施方式如圖1所示，本技術一實施例包括串聯型有源電力濾波器和并聯諧振型無源濾波器，并聯諧振型無源濾波器是由電感和電容構成的基波并聯諧振無源帶阻濾波器，串聯型有源電力濾波器由三相電壓型逆變器各相交流輸出端經過一個LC輸出濾波電路后，連接到串聯變壓器副邊的一端，其中LC輸出濾波電路的電容與變壓器副邊并聯，電網三相上的串聯變壓器采用Y型聯接，串聯變壓器副邊另一端作為三相中性點，串聯變壓器原邊則串聯在電網和諧波源之間，并聯諧振型無源電力濾波器并聯接入所述串聯型有源電力濾波器負載側。本專利技術中串聯有源電力濾波器采用基于變壓器基波磁通補償原理的控制方法，如圖1中串聯變壓器的原副邊變比為k，則根據變壓器基波磁通補償原理，當變壓器二次側注入的電流i。為一次側基波電流isf的_k倍時，變壓器的基波主磁通為零。此時，從變壓器的一次側看進去，變壓器對基波呈現很低的一次側漏阻抗，不影響電網正常運行；而對η次諧波呈現的阻抗約為基波勵磁阻抗的η倍，變壓器對η次諧波電流的阻抗遠大于對基波電流的阻抗，也遠大于并聯諧振無源濾波器對η次諧波電流的阻抗，從而迫使諧波電流流入無源濾波支路，而不流入電網側，起到很好的諧波隔離作用。串聯型有源電力濾波器主要起補償非線性負載中的諧波電壓及電網背景諧波電壓，隔離負載側諧波電流，提高無源濾波器性能的作用，同時其對諧波的高阻抗能有效抑制電網串、并聯諧振的發生。并聯PPF是一組并聯諧振的帶阻濾波器，諧振在基波頻率，并聯在負載側，對高次諧波阻抗很小，對低次特征諧波具有較小的阻抗，主要為負載提供諧波電流通道，當負載側有諧波電壓畸變時，能有效限制流過PPF的低次諧波電流大小，同時不影響濾波效果，克服了傳統SHAPF的PPF中諧波容易過流的缺點，使新型串聯混合型有源電力濾波器能用于綜合補償不同類型諧波源，通過調整諧振頻率還能補償一定的無功功率。圖1中的串聯混合型有源電力濾波器即寬頻域多類型諧波綜合治理系統。如圖2所示，本專利技術中串聯型有源電力濾波器采用一種基于變壓器基波磁通補償原理的控制方法，只需要對電壓型逆變器輸出的基波電流進行控制，控制對象頻率單一，控制簡單易于實現。本專利技術采用電流無靜差PI控制，通過坐標變換把基波電流誤差信號變成直流信號，然后對直流信號進行PI控制，能消除系統穩態誤差。為了減少坐標變換次數，首先檢測電網電流is，即串聯變壓器原邊電流，此電流乘以系數一 k得到變壓器副邊等效電流值，然后減去檢測到的逆變器輸出電流i。，得到的電流I1中包含諧波電流、基波補償電流參考量和實際補償電流的誤差信號。為了提取基波補償電流誤差信號，根據瞬時無功功率理論，對得到的三相電流信號進行ip、Iq變換，圖中Cft及Cn分別為正變換和逆變換矩陣，經過低通濾波得到基波瞬時有功量$和無功量，再計算出基波電流誤差量的幅值I1和相角P。然后僅對誤差電流信號的幅值進行比例積分控制，從而避免了對誤差信號的頻率和相角的積分。且被控信號為直流量，可以使逆變器輸出電流無靜差的跟蹤基波補償電流信號。另外，可以在信號的相角中疊加一個調整角度「識，補償信號檢測及輸出濾波環節所造成的相位延時，或通過相角調整使輸出基波電流相位跟蹤電網電壓的相位，達到補償無功的目的。可見，使用普通PI控制器實現了廣義積分器的優點，同時減少了坐標變換及PI控制器的數量，控制算法簡單，易于實現。其中，正變換矩陣Cft和逆變換矩陣Cit的表達式如下:權利要求1.一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統，包括串聯型有源電力濾波器、并聯無源電力濾波器，其特征在于，所述串聯型有源電力濾波器包括逆變器、濾波電路和變壓器，所述逆變器經濾波電路連接到所述變壓器的副邊，所述變壓器的原邊串聯在電網線路中，所述并聯無源電力濾波器并聯接入所述串聯型有源電力濾波器負載側。2.根據權利要求1所述的寬頻域多類型諧波綜合治理系統，其特征在于，所述并聯無源濾波器是由電感和電容構成的基波并聯諧振無源帶阻濾波器。3.根據權利要求1所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬頻域多類型諧波綜合治理系統，包括串聯型有源電力濾波器、并聯無源電力濾波器，其特征在于，所述串聯型有源電力濾波器包括逆變器、濾波電路和變壓器，所述逆變器經濾波電路連接到所述變壓器的副邊，所述變壓器的原邊串聯在電網線路中，所述并聯無源電力濾波器并聯接入所述串聯型有源電力濾波器負載側。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：帥智康，涂春鳴，盤宏斌，肖凡，姚鵬，楚烺，蔣玲，張楊，戴曉宗，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43