專利名稱：一種混合型有源濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力有源濾波器，具體地說，涉及一種混合型有源濾波器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，諧波污染是電能質(zhì)量中較為突出的問題，諧波的有效治理對(duì)電力系統(tǒng)和 電力用戶具有重要的意義。對(duì)于高電壓、大容量諧波源，目前市場(chǎng)上主要采用LC無(wú)源濾波 器(Passive Filter, PF)進(jìn)行補(bǔ)償，盡管它具有初期投資小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其濾波性 能對(duì)系統(tǒng)阻抗、頻率等參數(shù)變化要求極其敏感，難以達(dá)到預(yù)期的濾波效果。有源電力濾波 器(Active Power Filter, APF)雖然能克服PF存在的缺陷，但其安裝容量則受開關(guān)器件 水平的限制。將PF和APF相結(jié)合組成的混合型有源電力濾波器(Hy-brid Active Power Filter,HAPF)則可以彌補(bǔ)兩者的不足，降低諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的初期投資，提高性價(jià)比，并實(shí)現(xiàn) 了 APF實(shí)用化及抑制諧波的目的?；旌闲统Ｒ娊Y(jié)構(gòu)有3種并聯(lián)型APF與PF并聯(lián)、APF與并聯(lián)的PF串聯(lián)、串聯(lián)型APF 與PF并聯(lián)。在并聯(lián)型APF與PF并聯(lián)的結(jié)構(gòu)中，APF補(bǔ)償PF作用后殘余的諧波電流，由于 PF可濾除大部分諧波，因此所需的APF容量較小。但是電源與APF及APF與PF之間存在著 諧波通道，特別是APF與PF之間的諧波通道很可能使APF的諧波電流流入PF及電網(wǎng)中其 他節(jié)點(diǎn)連接的濾波電容中。由于大型供配電站通常希望在濾除諧波的同時(shí)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ) 償。采用并聯(lián)型APF與PF串聯(lián)的結(jié)構(gòu)在變壓器的耦合作用下，使基波無(wú)功電流流過APF。 這樣就增大了 APF的容量，同時(shí)也必然增大實(shí)現(xiàn)變流器的技術(shù)難度和成本，從而限制了 APF 在大型變電站的應(yīng)用。在串聯(lián)型APF與PF并聯(lián)的結(jié)構(gòu)中，諧波基本由PF補(bǔ)償，APF可視為 一個(gè)可變阻抗，對(duì)基波的阻抗為0。對(duì)諧波呈現(xiàn)高阻抗，阻止諧波電流流入電網(wǎng)，同時(shí)還能抑 制電網(wǎng)與PF可能產(chǎn)生的諧振，改善了 PF的濾波特性，但其結(jié)構(gòu)不易安裝。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無(wú)功的混合型有源 濾波器，克服LC濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響，易于電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的一種混合型有源濾波器，包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部分 包括串聯(lián)的有源濾波器和無(wú)源濾波器，其特征在于所述二次系統(tǒng)部分包括控制器和與其 分別連接的擴(kuò)展器、測(cè)量電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述有源濾波器和無(wú)源濾波器分別與所述擴(kuò)展 器連接，所述測(cè)量電路與電網(wǎng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電路分別與所述有源濾波器和無(wú)源濾波器連接。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述有源濾波器與一基波諧振電路并聯(lián)，所述 無(wú)源濾波器和電網(wǎng)連接。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述有源濾波器和一基波諧振電路并聯(lián)，所述 有源濾波器和所述無(wú)源濾波器均與電網(wǎng)連接。
3[0009]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述無(wú)源濾波器和電網(wǎng)的每一相連接，每一相 濾波器均設(shè)有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模 塊或IGBT模塊或者IGCT模塊或者IPM模塊構(gòu)成自換相橋式電路。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述有源濾波器內(nèi)設(shè)置的逆變電路，所述逆變 電路與所述無(wú)源濾波器的連接采用平波電抗器。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述驅(qū)動(dòng)電路和所述有源濾波器采用光纖觸發(fā) 方式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型一次系統(tǒng)部分的 基波諧振電路的參數(shù)設(shè)計(jì)與有源濾波器準(zhǔn)確匹配，基波諧振電路濾除基波無(wú)功電流，大大 提高了有源濾波器的輸出容量，無(wú)源濾波器能夠?yàn)V除大部分諧波，其余的諧波由有源濾波 器來(lái)濾除，裝置的性能與相同容量的有源濾波效果相仿，但是成本大大降低，無(wú)源濾波器還 能向電網(wǎng)中提供無(wú)功，實(shí)現(xiàn)了諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償一體化。二次系統(tǒng)部分控制器的結(jié)構(gòu)采 用了 TMS320F2812+CPLD組合，主要是為了提高對(duì)信號(hào)的處理速度。為了提高控制器的可 靠性，二次部分采用了擴(kuò)展器，開關(guān)量的控制全由擴(kuò)展器來(lái)管理，一是分擔(dān)了控制器的控制 量，增強(qiáng)控制器的性能；二是避免開關(guān)量對(duì)控制器的干擾；三是監(jiān)測(cè)裝置的開關(guān)量，能與其 它裝置兼容。所述驅(qū)動(dòng)電路采用了光纖觸發(fā)逆變電路的方式，把強(qiáng)電和弱電分開，增強(qiáng)了抗 干擾性能，對(duì)于無(wú)源濾波器的控制，采用了 PWM波觸發(fā)晶閘管的方式，實(shí)現(xiàn)了過零投切的方 式。有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量小，有源濾波器和無(wú)緣濾波器混 合使用，充分發(fā)揮有源和無(wú)源各自優(yōu)點(diǎn)，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
圖1為本實(shí)用新型一次系統(tǒng)部分的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本實(shí)用新型二次系統(tǒng)部分的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1、圖2，本實(shí)用新型包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部 分包括串聯(lián)的有源濾波器和無(wú)源濾波器，所述二次系統(tǒng)部分包括控制器和與其分別連接的 擴(kuò)展器、測(cè)量電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述有源濾波器和無(wú)源濾波器分別與所述擴(kuò)展器連接，所述 測(cè)量電路與電網(wǎng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電路分別與所述有源濾波器和無(wú)源濾波器連接。所述控制 器的硬件結(jié)構(gòu)采用TMS320F2812+CPLD組合，提高了數(shù)據(jù)處理的能力。所述擴(kuò)展器的前端與 無(wú)源濾波器和有源濾波器的一次開關(guān)的輔助觸點(diǎn)連接，后端與控制器連接，所有的開關(guān)量 均通過擴(kuò)展器接入控制器。測(cè)量電路可通過電網(wǎng)上的PT、CT的二次端采集電壓電流信號(hào)， 測(cè)量電路對(duì)采集的信號(hào)高速計(jì)算，計(jì)算出電網(wǎng)中的諧波含量，然后把信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，?制器通過此數(shù)據(jù)控制有源濾波器和無(wú)源濾波器，統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)工作，達(dá)到治理諧波的目 的。所述有源濾波器與一基波諧振電路并聯(lián)，所述無(wú)源濾波器和電網(wǎng)連接或者所述有 源濾波器和所述無(wú)源濾波器均與電網(wǎng)連接。本實(shí)用新型把有源濾波器和無(wú)源濾波器結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，用無(wú)源濾波器濾除量大的低次諧波，利用有源濾波器濾除其它的 高次諧波，達(dá)到諧波治理的效果。有源濾波器通過無(wú)源濾波器接入電網(wǎng)，能大大提高有源濾 波器的耐壓性，使有源濾波器的性能大大提高，這樣就可以使有源濾波器容量做得很小，逆 變電路就可以采用電力MOSFET模塊，進(jìn)一步降低裝置成本。與有源濾波器并聯(lián)的基波諧振 電路，能濾除基波的無(wú)功，基波的無(wú)功不再通過有源濾波器，大大提高了有源濾波器的輸出 容量，提高諧波治理的效果。有源濾波器和無(wú)源濾波器統(tǒng)一控制，具備三相分補(bǔ)和共補(bǔ)的功 能，能抑制三相不平衡和電壓的波動(dòng)和閃變。所述無(wú)源濾波器和電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波器均設(shè)有5次濾波器、7次濾波 器和高通濾波器。所述有源濾波器的主電路采用電力全氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)模塊或 絕緣柵雙極型晶體管模塊(IGBT)或者集成門極換流晶間管模塊(IGCT)或者智能功率模塊 (IPM)構(gòu)成自換相橋式電路。所述有源濾波器中的逆變電路與所述無(wú)源濾波器的連接采用平波電抗器。 所述驅(qū)動(dòng)電路和所述有源濾波器采用光纖觸發(fā)方式。 本實(shí)用新型未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。當(dāng)然，上 述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種混合型有源濾波器，包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部分包括串聯(lián)的有源濾波器和無(wú)源濾波器，其特征在于所述二次系統(tǒng)部分包括控制器和與其分別連接的擴(kuò)展器、測(cè)量電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述有源濾波器和無(wú)源濾波器分別與所述擴(kuò)展器連接，所述測(cè)量電路與電網(wǎng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電路分別與所述有源濾波器和無(wú)源濾波器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器與一基波諧 振電路并聯(lián)，所述無(wú)源濾波器和電網(wǎng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器和一基波諧 振電路并聯(lián)，所述有源濾波器和所述無(wú)源濾波器均與電網(wǎng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述無(wú)源濾波器和電網(wǎng)的 每一相連接，每一相濾波器均設(shè)有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器的主 電路采用電力MOSFET模塊或IGBT模塊或者IGCT模塊或者IPM模塊構(gòu)成自換相橋式電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器內(nèi)設(shè)置的逆 變電路，所述逆變電路與所述無(wú)源濾波器的連接采用平波電抗器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路和所述有源濾 波器采用光纖觸發(fā)方式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種混合型有源濾波器，包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部分包括串聯(lián)的有源濾波器和無(wú)源濾波器，其特征在于所述二次系統(tǒng)部分包括控制器和與其分別連接的擴(kuò)展器、測(cè)量電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述有源濾波器和無(wú)源濾波器分別與所述擴(kuò)展器連接，所述測(cè)量電路與電網(wǎng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電路分別與所述有源濾波器和無(wú)源濾波器連接。有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量小，有源濾波器和無(wú)緣濾波器混合使用，充分發(fā)揮有源和無(wú)源各自優(yōu)點(diǎn)，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201726134SQ20102025474
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者孫國(guó)棟, 張鵬, 王志勝, 王英林, 程怖先 申請(qǐng)人:山東能發(fā)實(shí)業(yè)有限公司