一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，包括三相逆變器、每相為N組的三相H橋級聯(lián)逆變單元模塊及三個每相相同的電感，本發(fā)明還進一步包括三個每相相同的交流電容器，三相逆變器的每相輸出端分別與每相N組的H橋級聯(lián)逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯(lián)，然后與電網(wǎng)并聯(lián)。本發(fā)明可極大減少有源電力濾波器逆變單元模塊個數(shù)，降低成本，簡化補償裝置結(jié)構(gòu)，提高裝置可靠性，減少裝置體積，充分發(fā)揮有源電力濾波器的諧波補償能力。
【專利說明】一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中壓配電網(wǎng)諧波補償裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]各種各樣大功率電力電子裝置得到日益廣泛的應(yīng)用，這些裝置在大幅提高生產(chǎn)效率的同時，也給電力系統(tǒng)帶來很大的諧波污染，造成用電設(shè)備過載、過熱、損耗增加、電容器過電壓、保護誤動作等多種危害，因此電網(wǎng)諧波治理的需求在不斷增加。
[0003]有源電力濾波器是由全控電力電子器件構(gòu)成的主動式綜合補償裝置，具有高度可控性和快速響應(yīng)性，可對頻率和大小變化的諧波進行補償，且可避免與電網(wǎng)發(fā)生諧振。
[0004]但是，成本較高是限制有源電力濾波器推廣的主要因素，對于在中高壓電網(wǎng)，電網(wǎng)的基波電壓全部施加在逆變器上，受開關(guān)器件耐壓水平與容量的限制，有源電力濾波器的成本較高，使其很難在中高壓電網(wǎng)中得到推廣應(yīng)用。而將有源電力濾波器與無源濾波器結(jié)合而構(gòu)成的混合型有源電力濾波器，則可彌補無源濾波器的固有缺陷，又能充分發(fā)揮有源電力濾波器的優(yōu)勢，成為該領(lǐng)域研究的熱點。
[0005]其中，1990年H.Fujit等人提出將無源濾波器與有源電力濾波器相串聯(lián)后與電網(wǎng)并聯(lián)的混合濾波方案，其諧波主要由無源濾波器進行補償，而有源電力濾波器用于改善無源濾波器的諧波補償效果，抑制無源濾波器與電網(wǎng)阻抗之間的并聯(lián)諧振。無源濾波器中的電容器，承受了大部分的基波電壓，從而使得有源電力濾波器承受的基波電壓較小，有源部分的容量減小。但在中高壓、大容量應(yīng)用場合，上述混合型有源電力濾波器中交流側(cè)電容承受大部分的基波電壓，因此需要有較大的基波電流通過電容器，這使得有源電力濾波器諧波電流補償能力減弱；此外，承受較高電壓的大容量電容器的體積較大，增大了裝置的占地面積；同時，還存在直流側(cè)電容電壓仍然較高的問題。
[0006]由田納西大學(xué)的F.Z.Peng等人于1996年提出了級聯(lián)H橋多電平逆變器主拓撲結(jié)構(gòu)，它的每一個橋臂由N個單相全橋模塊在交流側(cè)串聯(lián)構(gòu)成，直流側(cè)相互獨立，而三個橋臂通過Y型(或Λ型)連接構(gòu)成三相系統(tǒng)。相對于二極管鉗位型多電平變流器和飛跨電容型多電平變流器，這種級聯(lián)H橋多電平逆變器各變流器單元結(jié)構(gòu)相同，由于采用了模塊化設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)組件，便于工業(yè)化生產(chǎn)，投資成本低；直流側(cè)電容相互獨立，容易實現(xiàn)電壓均衡；各變流器單元結(jié)構(gòu)對稱，開關(guān)頻率低且損耗小，整機效率高。但是采用級聯(lián)H橋多電平逆變器的有源電力濾波器要求控制多個獨立直流電容電壓，控制系統(tǒng)復(fù)雜。將其應(yīng)用于中高電壓等級時，級聯(lián)的單元模塊較多，成本較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，從而限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:[0009]一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，包括三相逆變器、每相為N組的三相H橋級聯(lián)逆變單元模塊及三個每相相同的電感，其特征在于:還進一步包括三個每相相同的交流電容器，三相逆變器的每相輸出端分別與每相N組的H橋級聯(lián)逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯(lián)，然后與電網(wǎng)并聯(lián)。
[0010]而且，所述每相由交流電容器與電感串聯(lián)構(gòu)成的電路，串聯(lián)諧振次數(shù)為有源電力濾波器欲濾除的最低次主要諧波次數(shù)相同。
[0011]而且，在一個優(yōu)選的IOkv電網(wǎng)具體實例中，所述交流電容器額定電壓值為3.5kV,逆變單元模塊個數(shù)為5個。
[0012]而且，單相逆變器的結(jié)構(gòu)與三相逆變器中的一相結(jié)構(gòu)相同。
[0013]而且，做為本發(fā)明的另一個采用單相逆變器的6kV電網(wǎng)實例，在該單相中，交流電容器的額定電壓值為2.5kV,逆變單元模塊個數(shù)為4個。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0015]本發(fā)明公開了屬于中壓配電網(wǎng)諧波補償裝置【技術(shù)領(lǐng)域】的一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，本發(fā)明濾波器具有I個交流電容器、I個電感與N組單相H橋級聯(lián)逆變單元相串聯(lián)構(gòu)成一個整體，分別接于I個三相逆變器的三相輸出端，然后并聯(lián)接入補償點，進行諧波補償，本發(fā)明可極大減少有源電力濾波器逆變單元模塊個數(shù)，降低成本，簡化補償裝置結(jié)構(gòu)，提高裝置可靠性，減少裝置體積，充分發(fā)揮有源電力濾波器的諧波補償能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發(fā)明的基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2所示為目前級聯(lián)H橋多電平逆變器主拓撲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述，需要強調(diào)的是，以下實施方式是說明性的，而不是限定性的，不能以此實施方式作為對本發(fā)明的限定。
[0019]一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，如圖1所示，包括三相逆變器4、每相為N組的三相H橋級聯(lián)逆變單元模塊3、三個每相相同的電感2及三個每相相同的交流電容器1，三相逆變器的每相輸出端分別與每相N組的H橋級聯(lián)逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯(lián)，然后與電網(wǎng)并聯(lián)。
[0020]所述每相由交流電容器與電感串聯(lián)構(gòu)成的電路，串聯(lián)諧振次數(shù)為有源電力濾波器欲濾除的最低次主要諧波次數(shù)相同。
[0021 ] 所述每相N組的H橋級聯(lián)逆變單元模塊，每組單元模塊之間為串聯(lián)連接，組成多電平結(jié)構(gòu)，承擔(dān)一定的基波電壓，每個H橋逆變單元模塊由4個具有反并聯(lián)二極管的IGBT通過H橋連接后與直流電容器并聯(lián)組成，直流電容器為H橋逆變單元的電壓源，H橋逆變單元模塊是H橋級聯(lián)型多電平逆變器的基本功率單元。
[0022]每相為N組的三相H橋級聯(lián)逆變單元模塊與三個每相相同的交流電容器分擔(dān)并網(wǎng)點電網(wǎng)的基波電壓，從而使得三相逆變器承受很小的基波電壓，進而使得三相逆變器直流側(cè)電壓較低，采用目前成熟的電力電子器件構(gòu)成一個三相逆變器就可進行諧波電流的補
\-ZX O[0023]由于每相中交流電容器與N組H橋級聯(lián)逆變單元模塊分擔(dān)并網(wǎng)點電網(wǎng)的基波電壓，因此，本發(fā)明與目前圖2拓撲相比，多電平逆變器僅承受部分基波電壓，所需逆變單元模塊個數(shù)可以減少。
[0024]在本發(fā)明的一個IOkv電網(wǎng)具體實施中，在交流電容器選擇時，適當(dāng)提高其額定電壓值為3.5kV,這樣，在逆變單元出現(xiàn)故障時，通過控制使交流電容器承受的基波電壓適當(dāng)增加，而使每個逆變單元模塊承受的電壓不變，從而可以省略采用目前圖2拓撲結(jié)構(gòu)時所需考慮的冗余模塊，逆變單元模塊從目前的6個，減少到5個。
[0025]在采用單相逆變器的電網(wǎng)中，單相逆變器的結(jié)構(gòu)與三相逆變器中的一相結(jié)構(gòu)相同，做為本發(fā)明的另一個6kV電網(wǎng)，采用單相逆變器的實例中，在交流電容器選擇時，在該單相中交流電容器的額定電壓值為2.5kV,逆變單元模塊個數(shù)由目前的7個，減少到4個。
【權(quán)利要求】
1.一種基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，包括三相逆變器、每相為N組的三相H橋級聯(lián)逆變單元模塊及三個每相相同的電感，其特征在于:還進一步包括三個每相相同的交流電容器，三相逆變器的每相輸出端分別與每相N組的H橋級聯(lián)逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯(lián)，然后與電網(wǎng)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，其特征在于:所述每相由交流電容器與電感串聯(lián)構(gòu)成的電路，串聯(lián)諧振次數(shù)為有源電力濾波器欲濾除的最低次主要諧波次數(shù)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，其特征在于:在一個優(yōu)選的IOkv電網(wǎng)具體實例中，所述交流電容器額定電壓值為3.5kV，逆變單元模塊個數(shù)為5個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，其特征在于:單相逆變器的結(jié)構(gòu)與三相逆變器中的一相結(jié)構(gòu)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基波電壓分擔(dān)型中壓有源電力濾波器，其特征在于:做為本發(fā)明的另一個采用單相逆變器的6kV電網(wǎng)實例，在該單相中，交流電容器的額定電壓值為2.5kV,逆變單元模塊個數(shù)為4個。
【文檔編號】H02J3/01GK103490416SQ201310413004
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉亞麗, 李國棟, 袁世強, 胡曉輝, 袁中琛, 王崢, 王瑤, 徐永海 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司