專利名稱：混合型有源濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力有源濾波器，具體地說是一種混合型有源濾波器。
背景技術(shù)：
近年來，諧波污染是電能質(zhì)量中較為突出的問題，諧波的有效治理對電力系統(tǒng)和電力用戶具有重要的意義。對于高電壓、大容量諧波源，目前市場上主要采用LC無源濾波器(PassiveFilter, PF)進行補償，盡管它具有初期投資小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但其濾波性能對系統(tǒng)阻抗、頻率等參數(shù)變化要求極其敏感，難以達到預(yù)期的濾波效果。有源電力濾波器(Active PowerFilter, 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)則可以彌補兩者的不足，降低諧波補償系統(tǒng)的初期投資，提高性價比，并實現(xiàn)了 APF實用化及抑制諧波的目的。
混合型常見結(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進行無功功率補償。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，使基波無功電流流過APF。這樣就增大了 APF的容量，同時也必然增大實現(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補償，APF可視為一個可變阻抗，對基波的阻抗為0。對諧波呈現(xiàn)高阻抗，阻止諧波電流流入電網(wǎng)，同時還能抑制電網(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。發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混合型有源濾波器，其可以既補償諧波，又補償無功；克服L-C濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響，易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的缺點；有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量??；有源、無源混合使用，充分發(fā)揮無源和有源的各自優(yōu)點，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案-
一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關(guān)分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別
3與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
有源濾波器與基波諧振電路并聯(lián)，源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串聯(lián)后均與電網(wǎng)連接。
所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路均設(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MOSFET模塊構(gòu)成自換相橋式電路，即逆變電路。大大降低了成本。
所述有源濾波器的主電路部分的電力M0SFET模塊可由IGBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊替換。
所述有源濾波器中的逆變電路與無源濾波的連接采用平波電抗器。消除了兩者之間的本身性能的影響。 -
所述控制器的硬件結(jié)構(gòu)采用TMS320F2812+CPLD組合。所述驅(qū)動電路與電力M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
所述擴展器的前端與無源濾波裝置和有源濾波裝置的一次開關(guān)的輔助觸點聯(lián)接,后端與
控制器聯(lián)接，所有的開關(guān)量均通過擴展器接入控制器。
本實用新型的TMS320F2812、 CPLD和驅(qū)動電路均為現(xiàn)有模塊，在此不再贅述。一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器
串聯(lián)后與電網(wǎng)連接。
一次系統(tǒng)部分，有源濾波和基波諧振電路并聯(lián)，基波諧振電路濾除基波無功電流，大大提髙了有源濾波輸出容量，基波諧振電路的參數(shù)設(shè)計要與有源濾波準確匹配，這是我公司特有的設(shè)計方法。
無源濾波部分能濾除大部分諧波，其余的諧波由有源濾波來濾除，裝置的性能與相同容量的有源濾波效果相仿，但成本大大降低了。無源濾波部分還能向電網(wǎng)中提供無功。諧波冶理與無功補償做到一體化。
二次系統(tǒng)部分，控制器的結(jié)構(gòu)采用了DSP+CPLD組合，主要是為了提高對信號的處理速度。為了提高控制器的可靠性，二次部分采用了擴展器，開關(guān)量的控制全由擴展器來管理，一是分擔(dān)了控制器的控制量，增強控制器的性能。二是避免開關(guān)量對控制器的干擾。裝置的二次部分采用了閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。裝置采用了擴展器，監(jiān)測裝置的開關(guān)量，能與其它裝置兼容。
驅(qū)動電路部分，采用了光纖觸發(fā)逆變電路的方式，把強電和弱電分開，增強了抗干擾性能，對于無源部分的控制，采用了PWM波觸發(fā)晶閘管的方式，實現(xiàn)了過零投切的方式
圖l是本實用新型二次原理圖；圖2是本實用新型一次原理圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。
一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關(guān)分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
擴展器的使用，一是降低了控制器的工作量，二是增強了控制器抗千擾性能，所述有源濾波器與基波諧振電路并聯(lián)，濾除了基波無功電流，提高了有源濾波的輸出容
量；源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串聯(lián)
后均與電網(wǎng)連接。
所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路設(shè)有所述無源濾波器與電網(wǎng)的每一相連接，每一相濾波支路設(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MOSFET模塊構(gòu)成自換相橋式電路，即逆變電路，大大降低了成本。
所述有源濾波器中的逆變電路與無源濾波的連接采用平波電抗器，消除了兩者之間的本身性能的影響。
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。所述驅(qū)動電路與電力M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
所述擴展器的前端與無源濾波裝置和有源濾波裝置的一次開關(guān)的輔助觸點聯(lián)接,后端與控制器聯(lián)接，所有的開關(guān)量均通過擴展器接入控制器。
本實用新型的TMS320F2812、 CPLD和驅(qū)動電路均為現(xiàn)有模塊，在此不再贅述。
本實用新型把有源濾波和無源濾波接合起來，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，達到諧波冶理的目的。有源濾波和無源濾波串聯(lián)接接入電網(wǎng)，得用無源濾波濾除量大的低次諧波，利用有源濾波濾除其它的高次諧波，最后達到諧波冶理的效果。
有源濾波通過無源濾波接入電網(wǎng)，能大大提高有源濾波的耐壓性，使有源濾波部分的性能大大提高，這樣就可以使有源濾波部分容量做的很小，逆變電路就可以采用電力MOSFET模塊，進一步降低裝置的成本。
與有源濾波并聯(lián)的基波諧振電路，能濾除基波的無功，基波的無功不再通過有源濾波器，這樣大大提高了有源濾波的輸出容量，提高諧波冶理的效果。
有源濾波和無源濾波統(tǒng)一控制，具備三相分補和共補的功能，能抑制三相不平衡和電壓的
5波動和閃變。
裝置的二次部分由控制器，測量電路，擴展器，光纖和驅(qū)動電路組成。控制器采用了DSP+CPLD組合方式，這種結(jié)構(gòu)能大大提升控制器的信號處理量和處理速度。
測量電路可通過電網(wǎng)上的PT， CT的二次端采集電壓電流信號，測量電路對電壓電流信號做高速的計算，計算出電網(wǎng)中的諧波含量，然后把信號傳輸?shù)娇刂破?，控制器通過此數(shù)據(jù)控制無源濾波和有源濾波，統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)工作，達到冶理諧波的目的。
權(quán)利要求1.一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器和無源濾波器，其特征在于所述有源濾波器和無源濾波器的一次電路的開關(guān)分別與擴展器連接，擴展器分別與控制器和測量電路連接，測量電路分別與控制器和電網(wǎng)連接，控制器與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路分別與有源濾波器和無源濾波器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于有源濾波器與基波諧振電路 并聯(lián)，源濾波器和無源濾波器串聯(lián)，無源濾波器與電網(wǎng)連接，或者源濾波器和無源濾波器串 聯(lián)后均與電網(wǎng)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述無源濾波器與電網(wǎng) 的每一相連接，每一相濾波支路均設(shè)有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模塊構(gòu)成自換相橋式電路，即逆變電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器的主電路部 分的電力M0SFET模塊可由工GBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊替換。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述有源濾波器中的逆變電 路與無源濾波的連接采用平波電抗器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述控制器的硬件結(jié)構(gòu)采用 TMS320F2812+CPLD組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述驅(qū)動電路與電力 M0SFET模塊均采用光纖觸發(fā)方式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型有源濾波器，其特征在于所述擴展器的前端與無源濾 波裝置和有源濾波裝置的一次開關(guān)的輔助觸點聯(lián)接,后端與控制器聯(lián)接，所有的開關(guān)量均通過 擴展器接入控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種混合型有源濾波器，包括有源濾波器APF和無源濾波器PF。本實用新型把有源濾波器和無源濾波器接合起來，利用無源濾波器濾除含量較大，幅值固定的低次諧波，利用有源濾波器濾除其它的，幅值和相位都在變化的高次諧波。本實用新型既完美濾除諧波，還能補償一定量的無功；本裝置克服無源濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響，易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的缺點；有源濾波器不承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量??；有源濾波裝置、無源濾波裝置混合使用，充分發(fā)揮無源和有源的各自優(yōu)點，使成套裝置的補償容量大、電壓等級高，成本低、性能好。
文檔編號H02M1/12GK201417949SQ20092002603
公開日2010年3月3日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者孫國棟, 楊東廷 申請人:山東魯電電氣集團有限公司