本實(shí)用新型屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種消除諧振的電網(wǎng)變流器。

背景技術(shù)：

在風(fēng)場(chǎng)發(fā)電中，由于電網(wǎng)諧波導(dǎo)致變流器會(huì)出現(xiàn)交流濾波電容回路故障的情況。根據(jù)故障記錄發(fā)現(xiàn)：故障前變流器網(wǎng)側(cè)電流發(fā)生諧振，而諧振頻率剛好和LCL濾波器的固有諧振頻率一致。該諧振頻率點(diǎn)較遠(yuǎn)地躲開了變流器產(chǎn)生的高頻諧波的影響，并可以避開大多數(shù)來自電網(wǎng)的諧波激勵(lì)，但不能保證能夠適應(yīng)所有條件下的電網(wǎng)環(huán)境，一旦電網(wǎng)中出現(xiàn)諧振點(diǎn)附近的諧波源，在足夠強(qiáng)度的激勵(lì)下LCL濾波器將發(fā)生諧振。基于對(duì)故障記錄中電網(wǎng)電壓數(shù)據(jù)的FFT分析，認(rèn)為是電網(wǎng)諧波導(dǎo)致變流器網(wǎng)測(cè)LCL濾波器出現(xiàn)諧振，引起濾波回路出現(xiàn)過電流，進(jìn)而造成器件損壞。

有鑒于此特提出本實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)有電流監(jiān)測(cè)霍爾器件并通過虛擬電阻法衰減LCL濾波器諧振的改進(jìn)型電網(wǎng)變流器。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

本實(shí)用新型公開了一種消除諧振的電網(wǎng)變流器，所述電網(wǎng)變流器設(shè)有濾波器，所述濾波器為L(zhǎng)CL濾波器，所述濾波器的電容支路串聯(lián)安裝有電流監(jiān)測(cè)器件，所述電流監(jiān)測(cè)器件為霍爾元件。

進(jìn)一步地，所述電網(wǎng)變流器還設(shè)有控制電路，所述電流監(jiān)測(cè)器件一端與電網(wǎng)變流器的控制電路相連。

進(jìn)一步地，所述電流監(jiān)測(cè)器件為霍爾電流傳感器。

進(jìn)一步地，所述濾波器的電容支路上還設(shè)有分壓用虛擬電阻，所述虛擬電阻為有源阻尼。

進(jìn)一步地，所述濾波器的電容支路上設(shè)有濾波電容和/或投切電容接觸器。

進(jìn)一步地，所述電網(wǎng)變流器安裝于風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)中，具有交流濾波回路。

進(jìn)一步地，所述濾波器包括電感支路與電容支路，所述電感支路包括設(shè)有第一電感的第一電感支路與設(shè)有第二電感的第二電感支路，所述第一電感支路與第二電感支路相連，所述第一電感支路和第二電感支路的連接點(diǎn)處還連接有電容支路，所述第一電感支路、第二電感支路及電容支路呈T型連接設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述電容支路設(shè)有串聯(lián)的電容及電流監(jiān)測(cè)器件，所述電流監(jiān)測(cè)器件靠近電容支路與電感支路的連接點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述電容為可投切電容，包括投切電容接觸器及供投切的第一電容和第二電容，所述第一電容與第二電容均與投切電容接觸器相連。

進(jìn)一步地，所述投切電容接觸器與電流監(jiān)測(cè)器件串聯(lián)。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的電網(wǎng)變流器采用了有源電阻法實(shí)現(xiàn)了對(duì)LCL濾波器的諧波抑制，操作簡(jiǎn)單，最大限度減小了系統(tǒng)損耗；同時(shí)，在濾波器的電容支路上與電容串聯(lián)設(shè)有電流監(jiān)測(cè)器件進(jìn)行過流保護(hù)，變流器通過電流監(jiān)測(cè)器件可以對(duì)電容支路的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)大小監(jiān)測(cè)，當(dāng)諧振嚴(yán)重，通過電容支路的電流過大時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警及安全停機(jī)，進(jìn)一步有效保護(hù)了設(shè)備。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

附圖說明

附圖作為本實(shí)用新型的一部分，用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步的理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中通過無源阻尼法抑制LCL濾波器諧振的電路示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中設(shè)有電流監(jiān)視器件的LCL濾波器電路示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中增加虛擬電阻前后濾波器的傳遞函數(shù)波特對(duì)比圖。

需要說明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本實(shí)用新型的構(gòu)思范圍，而是通過參考特定實(shí)施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說明本實(shí)用新型的概念。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在利用新能源風(fēng)能發(fā)電的風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)中均設(shè)有變流器，包括整流器、逆變器、交流變換器及直流變換器等。變流器是使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設(shè)備。變流器除主電路外，還需有控制功率開關(guān)元件通斷的驅(qū)動(dòng)電路和實(shí)現(xiàn)對(duì)電能調(diào)節(jié)、控制的控制電路。以上所述的如整流器、逆變器、變頻器等等變流器，在運(yùn)行的過程中一方面會(huì)產(chǎn)生諧波電流污染電網(wǎng)，另一方面輸出電壓含高次諧波向空間輻射高頻電磁波，污染電磁環(huán)境。因此，使用變流器，尤其是大功率變流器時(shí)，應(yīng)采取必要的諧波抑制及諧波治理。

另一方面，變流器也會(huì)受到來自電網(wǎng)的諧波干擾，產(chǎn)生諧振。本實(shí)用新型所述的大唐靖邊新能源所屬風(fēng)場(chǎng)中，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的變流器會(huì)出現(xiàn)交流濾波電容回路故障的情況，并根據(jù)故障記錄發(fā)現(xiàn)故障前變流器網(wǎng)側(cè)電流發(fā)生諧振，而諧振的頻率剛好與LCL濾波器的固有諧振頻率一樣。

為：

經(jīng)推斷電網(wǎng)中出現(xiàn)了該諧振點(diǎn)附近的諧波源，在足夠強(qiáng)度的激勵(lì)下LCL濾波器發(fā)生了諧振。亦即電網(wǎng)諧波導(dǎo)致變流器網(wǎng)側(cè)的LCL諧波器出現(xiàn)諧振，引起濾波回路出現(xiàn)過電流，繼而造成器件損壞。

實(shí)施例一

如圖1所示，為通過無源阻尼法抑制LCL濾波器諧振的電路示意圖。當(dāng)LCL濾波器在一定頻率的諧波激勵(lì)下發(fā)生諧振時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。本實(shí)施例所述的方法為舊有技術(shù)：“無源阻尼法”，對(duì)變流器中的LCL濾波器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，如圖所示在LCL濾波器的電容Cf支路上串聯(lián)有電阻Rd，通過該串聯(lián)的電阻Rd來衰減諧振作用。但由于該方法設(shè)計(jì)下的電路增加了電阻，會(huì)大大增加系統(tǒng)的損耗。

實(shí)施例二

圖中未示出，本實(shí)施例的方法對(duì)變流器中的LCL濾波器也進(jìn)行了改進(jìn)，相較實(shí)施例一而言：一方面衰減了LCL濾波器的諧振，另一方面又可避免系統(tǒng)損耗，叫做“有源阻尼法”，又稱“虛擬電阻法”。該方法通過修正算法來使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，消除諧振作用，具體地，該方法通過增加控制的復(fù)雜性避免無源阻尼的損耗問題。本實(shí)施例的改進(jìn)相較實(shí)施例一而言，避免了無源阻尼的損耗問題。

本實(shí)施例所述的電網(wǎng)變流器改進(jìn)：在實(shí)現(xiàn)控制的軟件中加入了有源阻尼的功能，通過增加虛擬電阻的算法，取代了實(shí)際電阻的功能。使得在諧波電壓較高的情況下，依然可以抑制變流器網(wǎng)側(cè)諧振點(diǎn)的諧波電流，有效降低了濾波電容回路上的電流，起到保護(hù)開關(guān)和電容的目的。另一方面，相較無源阻尼，大大減小了阻尼對(duì)系統(tǒng)造成的損耗。

如圖3所示，為增加虛擬電阻前后濾波器的傳遞函數(shù)波特對(duì)比圖。橫軸為頻率，縱軸為振幅，其中V1曲線對(duì)應(yīng)增加虛擬電阻前，V2曲線對(duì)應(yīng)增加虛擬電阻后。從圖中可以明顯看出，通過增加虛擬電阻，諧振點(diǎn)上的增益得到了大幅抑制。說明該方法可以有效地抑制諧振，保護(hù)電網(wǎng)變流器中濾波器的使用。

實(shí)施例三

如圖2所示，為設(shè)有電流監(jiān)視器件的LCL濾波器電路示意圖。該電路包括電感L1、電感L2及電容。電感L1與電感L2相連，電感L1與電感L2之間的連接點(diǎn)處還連接有第三路的電容支路，電容支路設(shè)有電容，電容支路與電感L1及電感L2呈T型分布連接。

本實(shí)施例為上述實(shí)施例二的進(jìn)一步限定，在使用有源阻尼法時(shí)，在電容支路上增加了霍爾器件進(jìn)行電流監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。此處的霍爾器件為電流監(jiān)測(cè)器件H12，電流監(jiān)測(cè)器件H12與電容支路的電容串聯(lián)，靠近電容支路與電感支路的連接點(diǎn)設(shè)置。

由于LCL濾波器一旦發(fā)生諧振，濾波電容支路的電流將急劇增加，此處在電容支路上設(shè)有電流監(jiān)測(cè)器件H12實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)控。電流監(jiān)測(cè)器件H12還與電網(wǎng)變流器的控制電路相連，當(dāng)電流監(jiān)測(cè)器件H12檢測(cè)到的電流過大，超過門限一定時(shí)間時(shí)，會(huì)將信息傳遞給控制電路，變流器將報(bào)故障停機(jī)，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。

優(yōu)選的，此處的電路監(jiān)測(cè)器件為霍爾電流傳感器。

實(shí)施例四

本實(shí)施例與上述實(shí)施例三的區(qū)別在于：所述濾波器電容支路上設(shè)有投切電容接觸器。投切電容接觸器是專用于無功補(bǔ)償裝置中電容器切投的器件。如圖2所示，電容C為可投切電容，包括供投切用的電容C1、電容C2及投切電容接觸器C1/C2，電容C1與電容C2均與投切電容接觸器C1/C2相連實(shí)現(xiàn)投切，投切電容接觸器C1/C2與電流監(jiān)測(cè)器件H12串聯(lián)。

增加投切電容接觸器的好處在于：可以減少電容器投入時(shí)的涌流。

以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專利的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型方案的范圍內(nèi)。