專利名稱：混合型有源電力濾波器及基于該濾波器的svpwm方法
技術領域：
本發明涉及一種混合型有源電力濾波器及基于該濾波器的SVPWM方法，屬于電力電子技術領域。
背景技術：
電能是現代社會生產和人民生活中主要的和必不可少的重要能源，越來越嚴重的諧波污染與越來越高的電能質量要求形成了一對日益尖銳的矛盾。近年來，由于電網諧波問題，并補電容器因經常跳間而不能投運，嚴重的甚至引發爆炸，微機保護裝置也常常出現誤動甚至拒動而引發事故，輸配電線路、電機等的諧波附加損耗的存在以及使用壽命縮短，給供電和用電企業造成了巨大的經濟損失。企業電氣節能新技術和新裝備有著廣泛的應用市場，能夠實現電力、冶金、化工、建材等行業的節能降耗。為了降低企業的電能損耗，防止諧波的各種危害，必須對配電系統中的諧波進行治理并實現無功功率的全局協同優化補償。前幾年，高壓側諧波動態治理裝備還被國外長期壟斷著，國內相關裝置都還基本依賴進口，然而國外設備價格昂貴。有源電力濾波器APF作為一種能動態抑制諧波的電力電子裝置，廣受關注。APF發展至今，出現了多種拓撲結構單獨型、多變流器混合型以及APF與PPF混合型。單獨使用的有源濾波器雖然有很好的濾波性能，但是造價較高，特別是在高壓大功率場合，難以得到應用。多變流器混合型APF的控制系統相當復雜和繁瑣，而且成本更高，基本處于理論研究階段，實用性不強。因此，小容量有源濾波器與大容量無源濾波器相結合的混合有源濾波器成為當今實際應用的熱點和必然選擇，也是未來有源濾波技術的發展方向。它既可克服APF容量要求大、成本高的缺點，又可彌補PPF的不足，使整個濾波系統獲得良好的性能。APF與PPF混合型主要有并聯混合型有源電力濾波器和串聯混合型有源電力濾波器。串聯混合型有源電力濾波器中的有源電力濾波器可抑制電網背景諧波電壓對負載供電電壓的影響，還可抑制電網與無源濾波器之間可能發生的串并聯諧振。但是當負載電流中存在無源濾波器不能濾除的諧波時，由于有源濾波器強制這部分諧波流入無源濾波器，這將在負載端產生諧波電壓。因此，這種結構方式抑制負載諧波電流和抑制負載端諧波電壓是不可調和(即無法兼顧)。此外，由于有源濾波器串聯在系統中，絕緣較困難，維修起來也很不方便。并且在正常工作時，注入變壓器流過所有的負載電流，特別是在耦合變壓器的二次側，線路熱損增加，濾波器結構也會很龐大。并聯混合型有源電力濾波器通常采用注入式電路結構串聯諧振注入式和并聯諧振注入式。并聯諧振注入型APF不具備無功補償能力；串連諧振注入型APF有源濾波器的容量要求小，但是它在有源電力濾波器與無源濾波器之間存在諧波通道，造成有源電力濾波器注入的補償電流又可能流入無源濾波器及系統中，無謂地增加無源濾波器的負擔，而且也會影響諧波抑制的效果
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種新型的混合型有源電力濾波器及基于該濾波器的SVPWM方法，該混合型有源電力濾波器及基于該濾波器的SVPWM方法，這種濾波器不但能較好地治理電網中的諧波，同時能夠補償大容量的無功功率。發明的技術解決方案如下一種混合型有源電力濾波器，包括有源濾波器、無源濾波器和隔離變壓器，有源濾波器的輸出側接隔離變壓器的副邊，隔離變壓器的原邊通過無源濾波器并入電網；電網與負載相接；有源濾波器為針對W次特征諧波的無源濾波器；W為大于或等于5的奇數；有源濾波器的逆變器為三相四開關逆變器，采用4個IGBT和2個電容；該4個IGBT兩兩一組構成逆變器的兩相橋臂，該2個電容串接構成第三相的橋臂。所述的混合型有源電力濾波器還設有基波分流電感(L)，基波分流電感(L)與隔離變壓器的副邊并聯。在電網的負載側還設有至少一組輔助無源濾波器；所述的輔助無源濾波器為針對N次特征諧波的無源濾波器，N為大于或等于5的奇數，輔助無源濾波器與無源濾波器分別處理不同次數的特征諧波。隔離變壓器的變比為M，M為大于1的整數。整數比，這樣有利于計算。所述的混合型有源電力濾波器還包括用于檢測A相負載電流B相負載電流iLb和A相相電壓ua、A相補償電流iea、B相補償電流ia的檢測電路、兩個PI控制器和一個SVPWM調制器；所述的2個電容組成的橋臂為C相橋臂；參考A相諧波電流&和參考B相諧波電流&分別為Ica = iLa ~ifa ；i*cb=iLb_ifi ，其中，ifa和ifb分另Ij為A相和B相的基波電流，= Ua/
權利要求
1. 一種混合型有源電力濾波器，其特征在于，包括有源濾波器、無源濾波器和隔離變壓器，有源濾波器的輸出側接隔離變壓器的副邊，隔離變壓器的原邊通過無源濾波器并入電網；電網與負載相接；有源濾波器為針對W次特征諧波的無源濾波器；W為大于或等于5的奇數；有源濾波器的逆變器為三相四開關逆變器，采用4個IGBT和2個電容；該4個IGBT兩兩-組構成逆變器的兩相橋臂，該2個電容串接構成第J相的橋臂。
2.根據權利要求1所述的混合型有源電力濾波器，其特征在于，還設有基波分流電感(L)，基波分流電感(L)與隔離變壓器的副邊并聯。
3.根據權利要求1所述的混合型有源電力濾波器，其特征在于，在電網的負載側還設有至少一組輔助無源濾波器；所述的輔助無源濾波器為針對N次特征諧波的無源濾波器，N為大于或等于5的奇數，輔助無源濾波器與無源濾波器分別處理不同次數的特征諧波。
4.根據權利要求1所述的混合型有源電力濾波器，其特征在于，隔離變壓器的變比為M，M為大于1的整數。
5.根據權利要求1-4任一項所述的混合型有源電力濾波器，其特征在于，還包括用于檢測A相負載電流B相負載電流、和A相相電壓ua、A相補償電流iea、B相補償電流 -個SVPWM調制器；的檢測電路、兩個PI控制器和-所述的2個電容組成的橋臂為C相橋臂；參考A相諧波電流&和參考B相諧波電流&分別為
6.根據權利要求5所述的混合型有源電力濾波器，其特征在于，在PI控制器與SVPWM調制器的輸入端之間還設有限幅器。
7.一種基于混合型有源電力濾波器的SVPWM方法，其特征在于，采用權利要求6所述的混合型有源電力濾波器；所述的SVPWM調制器的調制方法如下表所示
8.根據權利要求7所述的基于混合型有源電力濾波器的SVPWM方法，其特征在于，PI控制器的傳遞函數GW = ^^，k = 6，T = 0. 01。
全文摘要
本發明公開了一種混合型有源電力濾波器及基于該濾波器的SVPWM方法，所述的混合型有源電力濾波器包括有源電力濾波器APF、單調諧無源濾波器組PPFs和隔離變壓器。有源電力濾波器的逆變器采用三相四開關結構，由4個IGBT器件構成兩個橋臂，直流側的電容構成第三個橋臂。有源電力濾波器的輸出端接隔離變壓器的副邊，隔離變壓器的副邊與基波分流電感并聯，隔離變壓器的原邊與7次單調諧無源濾波器PPF串接，再與非線性負載并聯后接到電網中。本發明采用無源濾波器組濾除非線性負載引起的5次、7次和11次等主要特征諧波，同時補償一定的無功功率，有源電力濾波器支路對余下諧波進行動態實時治理。
文檔編號H02J3/01GK102570465SQ20121000242
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者李剛, 黎燕 申請人:中南大學