一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置及其控制方法制造方法及图纸

一种用于三相电网的混合型有源滤波装置，其使用APF和无源滤波的方式结合对三相电网的谐波进行抑制，并使用三相电网谐波历史数据进行谐波预测并对特殊点进行预先处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统中的配电工程
，尤其是涉及一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置及其控制方法。
技术介绍
随着电力工业的发展，一方面使许多用户对电能质量提出了越来越多的要求，另一方面， 配电网中影响电能质量的负荷越来越多因而电能质量问题日益突出。如电力电子技术的快速 发展，电网中的电弧炉、电力机车、轧钢机、大容量的电力电子变流装置等非线性负荷、不 对称负荷、冲击负荷不断增加，电网中的谐波、负序电流急剧上升。一些新型的电力电子设 备，如开关电源、精密平板焊机等，自身就是一个谐波源，同时还要求电网提供理想的三相 对称电压，否则不能正常工作。同时，电力电子装置所产生的谐波污染还影响了其他负荷的 正常运行。同时，伴随着智能电网的建设，先进电力电子非线性负载的应用不断增加，给电 力系统带来了严重的非线性、冲击性和不平衡用电的特性，也给电力网络的供电造成严重的谐波污染，对电力网络注入大量的谐波和无功功率。因 此，对于电力系统中的谐波补偿问题已成为当今的一个研究热点。由于无 源滤波器存在偏离自身调谐点、谐振系统参数、击穿有限容量和实时跟踪 困难的缺点，新型的滤波装置——有源滤波器（Active Power Filter，简 称APF），随着电力电子和计算机技术的发展应运而生。应用有源滤波器进行谐波治理的技术比比皆是，如所谓有源电力滤波器，是指采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术 制成的新型电力谐波治理专用设备。APF有并联型和串联型两种，并联型 APF主要是治理电流谐波，串联型APF主要是治理电压谐波等引起的问题。 APF同无源滤波器比较，具有绿色化、小型化、模块化等优点。为保证APF可以用来对电网中的谐波进行动态补偿，目前谐波电流抑制方法主要是有基于自适应等方法，如灰色预测控制法等。这些方法共同点在于智能程度较高，但其同时并不见得是一个优点，因为在实际应用中发现智能程度过高的算法往往对计算的硬件要求较高，而硬件的错误或者故障往往导致谐波治理的失败，对电网造成不可估量的损失。因此本申请致力于寻找一种简单可行，并可依赖于智能程度较低但运行可靠的一些计算模式及应用的硬件设施。基于此，本申请提供了一种易于实现的混合型有源滤波补偿装置及其控制方法。
技术实现思路
针对前述现有谐波治理方式的局限性，本专利技术提供了一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置，可以合理分担三相电网中的谐波治理任务，其利用具有无源滤波器特点的低阶谐振电路消减高幅度的低阶谐波，利用有源滤波器补偿超宽频的高阶谐波，从而可完整的对三相电网中的各种谐波进行治理，使各个电相支路中的实际波形对称正弦化，确保电能质量。同时，由于低阶谐振电路 对低阶谐波的消减作用，可大幅度地降低有源滤波装置的容量需求，减小所述混合型有源滤波补偿系统的搭建成本。同时，其还提供了混合型有源滤波补偿装置的控制方法，该方法特点突出，利用了电网的特点，针对连续发生的谐波的时间特征，针对性的进行预测治理。本专利技术一方面提供一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置，包括A相无源补偿电路、B相无源补偿电路、C相无源补偿电路、三相变压器 (T1)和有源滤波装置； A相无源补偿电路的第一端连接三相电网的A相支路、所述B相无源补偿电路的第一端连接三相电网的B相支路和所述C相无源补偿电路的第一端连接在三相电网的C相支路，所述低阶谐振电路包括三相支路，所述A相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的A相支路、所述B相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的B相支路和所述C相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的C相支路；所述三相变压器(T1)的A相输出端连接三相电网的A相支路，B相输出端连接三相电网的B相支路，C相输出端连接三相电网的C相支路，所述三相变压器(T1)的A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接所述有源滤波装置的A相连接端、B相连接端和C相连接端。更进一步的，所述A相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组，所述B相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组，所述C相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组。更进一步的，所述开关组包括多个开关。更进一步的，所述开关为可控硅开关。更进一步的，所述单调调谐滤波电路组由电感和电容串联组成。更进一步的，所述单调调谐滤波电路组至少包括5次单调谐波滤波电路和7次单调谐波滤波电路，并且每种同次的单调谐波滤波电路为多个。更进一步的，所述有源滤波装置为静止型同步补偿装置。更进一步的，所述三相变压器的变比可调。更进一步的，其还包括控制装置。更进一步的，所述控制装置还连接采集器，所述采集器用于采集电网的三相电压和电流，所述控制装置根据采集得到的三相电压和电流分析计算得到所述电网实时的谐波数据，所述控制装置还具备数据库，对所述谐波数据进行储存；所述控制装置还包括有源滤波装置控制器和开关组控制器和变压器变比控制器，所述有源滤波装置控制器耦合所述有源滤波装置，所述开关组控制器耦合所述开关组，所述变压器变比控制器耦合所述变压器。更进一步的，所述开关组控制器连接可控硅开关的控制端。更进一步的，所述变压器的变比具备手动和自动两种调节方式。另一方面，本专利技术还提供一种电网谐波抑制方法，其可应用于本专利技术所提供的装置，包括以下步骤：获得所述电网的谐波数据，通过有源滤波装置控制器和开关组控制器实时进行补偿电流输出，并将谐波数据存储在所述控制装置的数据库中以建立谐波数据历史数据；并且根据前N天每一时刻的谐波数据历史数据获得对应每一时刻的历史数据平均值；根据所述历史数据平均值生成谐波数据预测值，所述谐波数据预测值通过历史数据平均值乘以预设的权值获得；比较所述谐波数据预测值与预设的谐波阈值的大小关系；根据所述大小关系，生成每日预警时刻；在所述每日预警时刻到达前的t时刻，控制所述可控硅开关以预先连接导通至少一个单调谐波滤波电路并降低所述三相变压器的变比的档位来提高变压器输出的电流。更进一步的，当所述谐波数据预测值大于预设的谐波阈值时生成所述每日预警时刻。更进一步的，所述N为7。更进一步的，所述N为15。更进一步的，所述t为15秒。更进一步的，所述t为30秒。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术 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的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的混合型有源滤波补偿装置示意图。图2是APF结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置，包括A相无源补偿电路、B相无源补偿电路、C相无源补偿电路、三相变压器 (T1)和有源滤波装置； A相无源补偿电路的第一端连接三相电网的A相支路、所述B相无源补偿电路的第一端连接三相电网的B相支路和所述C相无源补偿电路的第一端连接在三相电网的C相支路，所述低阶谐振电路包括三相支路，所述A相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的A相支路、所述B相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的B相支路和所述C相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的C相支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置，其特征在于，包括A相无源补偿电路、B相无源补偿电路、C相无源补偿电路、三相变压器 (T1)和有源滤波装置；所述A相无源补偿电路的第一端连接三相电网的A相支路、所述B相无源补偿电路的第一端连接三相电网的B相支路和所述C相无源补偿电路的第一端连接在三相电网的C相支路，所述低阶谐振电路包括三相支路，所述A相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的A相支路、所述B相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的B相支路和所述C相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的C相支路；所述三相变压器(T1)的A相输出端连接三相电网的A相支路，B相输出端连接三相电网的B相支路，C相输出端连接三相电网的C相支路，所述三相变压器(T1)的A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接所述有源滤波装置的A相连接端、B相连接端和C相连接端。

【技术特征摘要】
1.一种用于三相电网的混合型有源滤波补偿装置，其特征在于，包括A相无源补偿电路、B相无源补偿电路、C相无源补偿电路、三相变压器 (T1)和有源滤波装置；所述A相无源补偿电路的第一端连接三相电网的A相支路、所述B相无源补偿电路的第一端连接三相电网的B相支路和所述C相无源补偿电路的第一端连接在三相电网的C相支路，所述低阶谐振电路包括三相支路，所述A相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的A相支路、所述B相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的B相支路和所述C相无源补偿电路的第二端连接低阶谐振电路的C相支路；所述三相变压器(T1)的A相输出端连接三相电网的A相支路，B相输出端连接三相电网的B相支路，C相输出端连接三相电网的C相支路，所述三相变压器(T1)的A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接所述有源滤波装置的A相连接端、B相连接端和C相连接端。2.如权利要求1所述的混合型有源滤波补偿装置，其特征在于，所述A相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组，所述B相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组，所述C相无源补偿电路包括开关组和单调调谐滤波电路组。3.如权利要求1所述的混合型有源滤波补偿装置，其特征在于，其还包括控制装置。4.如权利要求3所述的混合型有源滤波补偿装置，其特征在于，所述控制装置还连接采集器，所述采集器用于采集电网的三相电压和电流，所述控制装置根据采集得到的三相电压和电流分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，郭建国，张健，吴锋，刘军，李玉谦，李云鹏，巨磊，吴林庆，孟强，邱万里，高伟，李德生，马飞飞，邱午延，张传祥，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司无棣县供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37