一種基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器制造技術

本發明專利技術涉及一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊及三個每相相同的電感，本發明專利技術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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。本發明專利技術可極大減少有源電力濾波器逆變單元模塊個數，降低成本，簡化補償裝置結構，提高裝置可靠性，減少裝置體積，充分發揮有源電力濾波器的諧波補償能力。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊及三個每相相同的電感，本專利技術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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。本專利技術可極大減少有源電力濾波器逆變單元模塊個數，降低成本，簡化補償裝置結構，提高裝置可靠性，減少裝置體積，充分發揮有源電力濾波器的諧波補償能力。【專利說明】一種基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器
本專利技術屬于中壓配電網諧波補償裝置
，尤其是一種基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器。
技術介紹
各種各樣大功率電力電子裝置得到日益廣泛的應用，這些裝置在大幅提高生產效率的同時，也給電力系統帶來很大的諧波污染，造成用電設備過載、過熱、損耗增加、電容器過電壓、保護誤動作等多種危害，因此電網諧波治理的需求在不斷增加。有源電力濾波器是由全控電力電子器件構成的主動式綜合補償裝置，具有高度可控性和快速響應性，可對頻率和大小變化的諧波進行補償，且可避免與電網發生諧振。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，電網的基波電壓全部施加在逆變器上，受開關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中得到推廣應用。而將有源電力濾波器與無源濾波器結合而構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，又能充分發揮有源電力濾波器的優勢，成為該領域研究的熱點。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后與電網并聯的混合濾波方案，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阻抗之間的并聯諧振。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、大容量應用場合，上述混合型有源電力濾波器中交流側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，還存在直流側電容電壓仍然較高的問題。由田納西大學的F.Z.Peng等人于1996年提出了級聯H橋多電平逆變器主拓撲結構，它的每一個橋臂由N個單相全橋模塊在交流側串聯構成，直流側相互獨立，而三個橋臂通過Y型(或Λ型)連接構成三相系統。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H橋多電平逆變器各變流器單元結構相同，由于采用了模塊化設計和標準組件，便于工業化生產，投資成本低；直流側電容相互獨立，容易實現電壓均衡；各變流器單元結構對稱，開關頻率低且損耗小，整機效率高。但是采用級聯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，控制系統復雜。將其應用于中高電壓等級時，級聯的單元模塊較多，成本較高，結構較復雜，從而限制了其應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器。本專利技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。而且，所述每相由交流電容器與電感串聯構成的電路，串聯諧振次數為有源電力濾波器欲濾除的最低次主要諧波次數相同。而且，在一個優選的IOkv電網具體實例中，所述交流電容器額定電壓值為3.5kV,逆變單元模塊個數為5個。而且，單相逆變器的結構與三相逆變器中的一相結構相同。而且，做為本專利技術的另一個采用單相逆變器的6kV電網實例，在該單相中，交流電容器的額定電壓值為2.5kV,逆變單元模塊個數為4個。本專利技術的優點和積極效果是:本專利技術公開了屬于中壓配電網諧波補償裝置
的一種基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器，本專利技術濾波器具有I個交流電容器、I個電感與N組單相H橋級聯逆變單元相串聯構成一個整體，分別接于I個三相逆變器的三相輸出端，然后并聯接入補償點，進行諧波補償，本專利技術可極大減少有源電力濾波器逆變單元模塊個數，降低成本，簡化補償裝置結構，提高裝置可靠性，減少裝置體積，充分發揮有源電力濾波器的諧波補償能力。【專利附圖】【附圖說明】圖1所示為本專利技術的基波電壓分擔型中壓有源電力濾波器拓撲結構圖；圖2所示為目前級聯H橋多電平逆變器主拓撲結構圖。【具體實施方式】以下結合附圖對本專利技術實施例做進一步詳述，需要強調的是，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專利技術的限定。一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。所述每相由交流電容器與電感串聯構成的電路，串聯諧振次數為有源電力濾波器欲濾除的最低次主要諧波次數相同。 所述每相N組的H橋級聯逆變單元模塊，每組單元模塊之間為串聯連接，組成多電平結構，承擔一定的基波電壓，每個H橋逆變單元模塊由4個具有反并聯二極管的IGBT通過H橋連接后與直流電容器并聯組成，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橋級聯型多電平逆變器的基本功率單元。每相為N組的三相H橋級聯逆變單元模塊與三個每相相同的交流電容器分擔并網點電網的基波電壓，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電壓較低，采用目前成熟的電力電子器件構成一個三相逆變器就可進行諧波電流的補\-ZX O由于每相中交流電容器與N組H橋級聯逆變單元模塊分擔并網點電網的基波電壓，因此，本專利技術與目前圖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可以減少。在本專利技術的一個IOkv電網具體實施中，在交流電容器選擇時，適當提高其額定電壓值為3.5kV,這樣，在逆變單元出現故障時，通過控制使交流電容器承受的基波電壓適當增加，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拓撲結構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。在采用單相逆變器的電網中，單相逆變器的結構與三相逆變器中的一相結構相同，做為本專利技術的另一個6kV電網，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,逆變單元模塊個數由目前的7個，減少到4個。【權利要求】1.一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。2.根據權利要求1所述的基波電壓分擔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構成的電路，串聯諧振次數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基波電壓分擔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橋級聯逆變單元模塊、每相電感及每相交流電容器串聯，然后與電網并聯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉亞麗，李國棟，袁世強，胡曉輝，袁中琛，王崢，王瑤，徐永海，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網天津市電力公司，
類型：發明
國別省市：