无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器制造技术

本实用新型专利技术属于电能领域，尤其涉及一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，包括控制器、有源电力滤波模块和无源零序滤波模块，本实用新型专利技术采用无源零序滤波模块对电路中的零序电流进行处理，可有效的提高三相电力平衡器的性能、稳定性、寿命，本实用新型专利技术只使用二个特殊电抗器滤除零序电流，并没有使用电容，相对于一般的无源滤波技术，我们采用无源技术单独治理零序电流，还可以增加系统可靠性；因为我们在混合电力平衡器中加入了无源零序滤波模块，即有源电力滤波模块需要补偿的电流减小，因此本实用新型专利技术治理成本低，与现有技术相比，本实用新型专利技术更适合治理三相不对称问题严重的系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电能领域，涉及一种有源与无源并联混合的三相不平衡问题的治理技术，尤其涉及一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器。
技术介绍
随着我国国民经济的发展,电力网负荷不断加大,冲击性、非线性负荷容量不断增长,电网电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题越来越引起重视。三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大，从而引起高压线路过流跳闸停电，引发大面积停电事故，同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命。同时，三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。现阶段，对三相不平衡的治理方法主要包括：1.三相线路之间的负载合理分布的方式，但是我们需要面对一个客观问题，各个用户的负荷量不一致且用电时间不一致，又不能认为控制，因此不能从根本上解决问题。2.增加短路容量，提高系统承受不平衡的负荷能力，但此方法没有实际解决三相不平衡问题。3.许多厂家研制并生产了无源三相不平衡调补装置,在条件允许的情况下,很多地方已经装上了调补装置.该产品种类繁多,其工作原理大同小异，利用电感与电容组合提高功率因数，转移相间有功功率，以平衡三相电流，但此方法稍有不合理便不能达到理想的治理效果，所以从经济性、简易性角度此方法 还需考虑。4.有源滤波技术，随着电力电子技术的发展，有源滤波技术渐渐被应用于电能质量的治理。但是其成本较高且不适合处理零线电流。
技术实现思路
本技术在治理三相四线制配电系统三相不对称问题中，针对有源滤波技术补偿零序电流会严重影响三相平衡器稳定性和寿命的问题；提出了一种用设计合理，易实现，成本低，运行稳定的无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为，一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，包括：控制器，用于进行信号采集、数据处理，并发出相关控制指令；有源电力滤波模块，采用三电平的拓扑结构，用于补偿系统的谐波电流；无源零序滤波模块，用于单独滤除总电路中的零序电流；所述有源电力滤波模块与无源零序滤波模块在本电路中并联设置。作为优选，所述控制器采用TMS320F28335控制芯片，所述控制器中的相关控制指令包括有源电力滤波模块PWM控制指令、无源零序滤波及有源电力滤波模块投切指令和错误报警指令。作为优选，所述有源电力滤波模块包括直流侧稳压电容电路、接口电感电路、高频滤波电路、逆变电路，所述有源电力滤波模块中的每个电路的最大补偿电流大小是固定的，并且最大补偿电流的大小相同。作为优选，所述无源零序滤波模块由两种特殊电抗器组成，所述两种特殊电抗器分别为ZSBT和Zig-Zag变压器，所述ZSBT的个数为一个。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于，1、本技术采用无源零序滤波模块对电路中的零序电流进行处理，可有效的提高三相电力平衡器的性能、稳定性、寿命，本混合电力平衡器只使用二个特殊电抗器除零序电流，并没有使用电容，相对于一般的无源滤波技术，我们采用无源技术单独治理零序电流，还可以增加系统可靠性；因为我们在混合电力平衡器中加入了无源零序滤波模块，即有源电力滤波模块需要补偿的电流减小，因此本混合电力平衡器治理成本低，与现有技术相比，本混合电力平衡器更适合治理三相不对称问题严重的系统。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例1中的系统结构示意图；图2是本技术实施例1中的控制器流程简图；图3是本技术实施例1中的ZSBT结构图；图4是本技术实施例1中的Zig-Zag变压器结构图；图5是本技术实施例1中的有源电力滤波模块结构简图；图6是本技术实施例1中的零序电流作用时等效电路图；以上各图中，1、控制器；2、有源电力滤波模块；3、Zig-Zag变压器；4、ZSBT；5、不对称负载；6、负载电流信号；7、APF电流信号；8、电压信号；9、铁柱；10、高频滤波电路；11、LC滤波电路。具体实施方式为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。在治理三相四线制配电系统三相不对称问题中，针对有源滤波技术补偿零序电流会严重影响三相平衡器稳定性和寿命的问题。本技术提出了一种用设计合理，易实现，成本低，运行稳定的无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器。实施例1，如图1所示，本技术的技术方案为：一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，由控制器1，有源电力滤波模块2和无源零序滤波模块组成。控制器1利用检测技术，时时检测电力平衡器所在网络的电压电流的变化情况，根据系统零序电流大小控制无源零序滤波模块中Zig-Zag变压器3投入个数；根据系统基波负序电流及谐波大小，决定有源电力滤波模块2的投入数量及补偿电流；根据系统异常的情况，决定有源电力滤波器的投切，发出报警信号。有源电力滤波模块，其特征是采用三电平的拓扑结构(如图5所示)，根据控制器1的控制信号发出指定的谐波电流，进而补偿系统谐波电流。无源零序滤波模块包括ZSBT4和Zig-Zag变压器3两部分，其主要特征是特殊的电抗器ZSBT4阻抗很小，其对正序、负序电流的阻抗可以忽略不计，其对零序电流的阻抗与特殊电抗器Zig-Zag变压器3的阻抗在同一个数量级。特殊电抗器Zig-Zag变压器3对正序、负序电流的阻抗很大，近似于开路。两个特殊变压器配合组成无源零序滤波模块。其主要特征是通过控制器1，控制并联在一起的有源电力滤波模块2和无源零序滤波模块，通过有有源电力滤 波模块2滤除基波负序电流，正序、负序谐波电流，通过无源零序滤波模块滤除零序电流，达到对电力系统三相不平衡现象的治理。与现有技术对比，本技术具有以下优点：1.采用有源滤波技术治理三相不平衡问题的技术已经比较成熟，本技术发现了现有装置的一些不足，提出有源无源混合的三相电力平衡器，现有有源滤波技术治理零序电流时，会造成直流侧电压波动较大，影响三相电力平衡器的性能、稳定性、寿命，采用无源技术单独治理零线电流，可以增加系统可靠性。2.现在三相四线制供电系统中，LED，计算机等非线性负载较多，系统零线电流较大，甚至会超过相线电流。在治理同一系统时，相比于有源三相电力平衡器，本混合电力平衡器中有源电力滤波模块2需要补偿的电流小，因此本混合电力平衡器治理成本低；在现有技术条件下，本混合电力平衡器更容易治理大容量系统。3.本混合电力平衡器只使用二个特殊电抗器除零序电流，并没有使用电容，相对于一般的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，其特征在于，包括：控制器，用于进行信号采集、数据处理，并发出相关控制指令；有源电力滤波模块，采用三电平的拓扑结构，用于补偿系统的谐波电流；无源零序滤波模块，用于单独滤除总电路中的零序电流；所述有源电力滤波模块与无源零序滤波模块在本电路中并联设置。

【技术特征摘要】
1.一种无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，其特征在于，包括：控制器，用于进行信号采集、数据处理，并发出相关控制指令；有源电力滤波模块，采用三电平的拓扑结构，用于补偿系统的谐波电流；无源零序滤波模块，用于单独滤除总电路中的零序电流；所述有源电力滤波模块与无源零序滤波模块在本电路中并联设置。2.根据权利要求1所述的无源零序滤波技术与有源滤波技术结合的混合电力平衡器，其特征在于，所述控制器采用TMS320F28335控制芯片，所述控制器中的相关控制指令包括有源电力滤波模块PWM控制指令、无源零序...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志珍，徐凯，窦金星，齐国政，高龙，周博，陈红星，
申请(专利权)人：山东邦世电气有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37