一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器制造技术

本发明专利技术公开了一种即插即用有源谐波隔离器，其中单相制的有源谐波隔离器包括谐波电压检测单元、控制单元、特制互感器单元和无源滤波器单元，谐波电压检测单元包括电压互感器和谐波电压检测模块，控制单元包括电压增益电路和电压发生电路，电压互感器并联连接在特制互感器单元的一次侧，电压互感器连接谐波电压检测模块，谐波电压检测模块连接电压增益电路，电压增益电路连接电压发生电路，电压发生电路与特制互感器单元的二次侧连接；特制互感器单元的一次侧串联在接入电网和谐波源负载之间；无源滤波器单元并联连接在谐波源负载的两端。本发明专利技术的即插即用有源谐波隔离器逆变量较小、结构和控制简单、接入电网方便且谐波隔离效果好。

A plug and play series hybrid active harmonic isolator

The invention discloses a PNP active harmonic isolator, the active harmonic isolator system including single-phase harmonic voltage detection unit, a control unit, a transformer unit and a passive filter unit, harmonic voltage detection unit comprises a voltage transformer and a harmonic voltage detection module, the control unit comprises a voltage gain circuit and a voltage generating circuit. The voltage transformer is connected in parallel to one side of the special transformer unit, voltage transformer connected harmonic voltage detection module, harmonic voltage detection module is connected with the voltage gain circuit, voltage gain circuit is connected with a voltage generating circuit, two secondary side voltage generating circuit and a transformer unit connected to one side; special transformer unit in series between the grid and power load; passive filter units are connected in parallel at both ends of the load in the harmonic source. The plug and play active harmonic isolator of the invention has small inverters, simple structure and control, convenient access to the power grid and good harmonic isolation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器
本专利技术涉及电力滤波器
，尤其涉及一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器。
技术介绍
电力电子装置和非线性负载的广泛应用产生大量的谐波，降低了电力系统的供电质量。谐波对电力系统来说就是一种污染，一种公害，它不仅会对电力系统本身的安全经济运行构成威胁，还会给周围的电气环境带来极大的影响和危害。现代信息技术、微电子技术和数控加工技术等领域的各种先进的精密仪器与设备对供电质量的要求越来越高，谐波抑制成为电力系统和电力用户关注的热点问题。电力电子变换装置是目前电力系统中最主要的谐波源，解决电力电子装置造成的谐波问题有两种方案：一种是主动型方案，即对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，这种装置属于绿色电力电子装置，是电力电子领域的热门研究方向，这种方案的主要缺点是电力电子装置要承受全部功率，系统动态响应要求很高，而且要对现有的设备进行更新，代价较大；另一种属于被动型方案，通过装设谐波补偿装置来补偿谐波，这就是通常所说的电力滤波器，大部分电力滤波器除了具有滤波功能以外，还具有静态或动态无功补偿的功能。电力滤波器一般分为无源电力滤波器和有源电力滤波器，其中无源电力滤波器是目前使用最为广泛和成熟的谐波抑制手段，但是无源电力滤波器存在一些固有缺点：可能导致谐振现象、系统的阻抗严重地影响滤波特性、无法对变化的谐波进行实时补偿等。有源电力滤波器就是为了解决无源电力滤波器的问题而提出的。目前一种常用的滤波器结构为混合型有源电力滤波器，主要包括并联无源和串联有源电力滤波器相结合的方案、无源和有源电力滤波器串联联接的方案和基于基波磁通补偿的串联有源电力滤波器。并联无源和串联有源电力滤波器相结合的方案的代表性文献为：F.Z.Peng，H.Akagi，A.Nabae.Anewapproachtoharmoniccompensationinpowersystem–acombinedsystemofshuntpassiveandseriesactivefilters.IEEETransactionsonIndustryApplications，1990，26(6):983-990。无源与有源电力滤波器串联联接的方案的代表性文献为：H.Fujita，H.Akagi.Apracticalapproachtoharmoniccompensationinpowersystems－seriesconnectionofpassiveandactivefilters.IEEETransactionsonIndustryApplications，1991，27(6):1020-1025。这种滤波器将变压器及逆变器部分移到并联无源部分的下面，形成了一种新的拓扑结构，它跟并联无源和串联有源电力滤波器相结合的方案在原理是等效的，其滤波效果也完全一致。基于基波磁通补偿的串联有源电力滤波器是专利技术人提出的一种有源电力滤波器，代表性文献为：D.Li，Q.Chen，Z.Jia，C.Zhang.Ahigh-poweractivefilteringsystemwithfundamentalmagneticfluxcompensation.IEEETransactionsonPowerDelivery，2006，21(2):823-830。这三种方案的优点是可以采用较小容量的有源电力滤波器和并联无源滤波器相结合完成大容量的滤波任务。这三种方案的共同缺点是有源滤波部分串联在电网和负载之间，安装时需要断电操作，安装过程复杂，改变了电网原来的结构且停电损失大。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种即插即用、实现起来非常方便且滤波效果好的有源谐波隔离器，旨在解决现有串联混合型有源滤波器接入方式复杂的问题。本专利技术提供了一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器，其特征在于，包括：谐波电压检测单元、控制单元、特制互感器单元和无源滤波器单元；所述谐波电压检测单元包括电压互感器和谐波电压检测模块，电压互感器的输入端并联连接在所述特制互感器单元的一次侧两端，电压互感器的输出端与谐波电压检测模块的输入端连接，谐波电压检测模块用于检测并输出特制互感器单元的一次侧的谐波电压；所述控制单元包括电压增益电路和电压发生电路，电压增益电路的输入端与谐波电压检测模块的输出端连接，电压增益电路的输出端与电压发生电路的输入端连接，电压发生电路的输出端与特制互感器单元的二次侧两端连接，电压增益电路接收特制互感器单元的一次侧的谐波电压，并进行放大后作为电压发生电路的参考信号，通过电压发生电路产生一个电压源，电压发生电路将电压源施加到特制互感器单元的二次侧；所述特制互感器单元的一次侧即为电网线或母排的一部分，特制互感器单元接入电网和谐波源负载之间，用于实现即插即用的功能；无源滤波器单元并联连接在谐波源负载的两端，用于实现谐波电流的流通。更进一步地，电压发生电路采用电力电子逆变器。更进一步地，特制互感器中一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比k＝W1/W2，其中，W1为一次侧绕组的匝数，W2为二次侧绕组的匝数，W2大于W1。更进一步地，特制互感器的电感L＝W12μA/l，μ为铁芯的磁导率，A为铁芯截面积，l为平均磁路长度，W1为一次侧绕组的匝数。更进一步地，特制互感器的铁芯为细长圆柱状或长方体状。本专利技术还提供了一种三相四线制的有源谐波隔离器，应用于三相四线制电力系统，三相四线制电力系统包括接入电网和谐波源负载，三相四线制的有源谐波隔离器包括三组如上述的单相制的有源谐波隔离器，其中的三组电压发生电路合并采用三相电力电子逆变器实现，三组电压互感器、谐波电压检测模块、电压增益电路、特制互感器单元和无源滤波器单元相互独立。本专利技术还提供了一种三相三线制的有源谐波隔离器，应用于三相三线制电力系统，三相三线制电力系统包括接入电网和谐波源负载，三相三线制的有源谐波隔离器包括三组如上述的单相制的有源谐波隔离器，其中三组电压发生电路合并采用三相电力电子逆变器实现，三组电压互感器、谐波电压检测装置、电压增益电路、特制互感器单元和无源滤波器单元相互独立；三组无源滤波器单元采用三角形接法接在相与相之间。本专利技术还提供了一种三相三线制的有源电力滤波器，应用于三相三线制电力系统，三相三线制电力系统包括接入电网和谐波源负载，所述三相三线制的有源谐波隔离器包括三组如上述的单相制的有源谐波隔离器，其中的三组电压发生电路合并采用三相电力电子逆变器实现，三组电压互感器、谐波电压检测装置、电压增益电路、特制互感器单元和无源滤波器单元相互独立；三组无源滤波器单元采用星型接法接在相与相之间。本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：(1)结构简单，整个系统仅仅由谐波电压检测单元、控制单元、特制互感器单元和无源滤波器单元构成；(2)即插即用，采用闭口电流互感器式或者开口互感器式的接入方式，接入电网的方式简便易行，不会改变电网本身的结构也无需停电操作。(3)控制简单，系统只须对串联变压器单元的一次侧电压的谐波成分进行简单的开环控制就可以实现谐波“疏导”和“隔离”的作用，无须采用电流闭环控制，控制器设计容易，并且稳定性更容易保证；(4)该有源电力滤波器对谐波起到了“疏导”和“隔离”的作用，所以其滤波效果非常好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器，其特征在于，包括：谐波电压检测单元(100)、控制单元(200)、特制互感器单元(300)和无源滤波器单元(400)；所述谐波电压检测单元(100)包括电压互感器(101)和谐波电压检测模块(102)，电压互感器(101)的输入端并联连接在所述特制互感器单元(300)的一次侧两端，电压互感器(101)的输出端与谐波电压检测模块(102)的输入端连接，谐波电压检测模块(102)用于检测并输出特制互感器单元的一次侧的谐波电压；所述控制单元(200)包括电压增益电路(201)和电压发生电路(202)，电压增益电路(201)的输入端与谐波电压检测模块(102)的输出端连接，电压增益电路(201)的输出端与电压发生电路(202)的输入端连接，电压发生电路(202)的输出端与特制互感器单元(300)的二次侧两端连接，电压增益电路(201)接收特制互感器单元的一次侧的谐波电压，并进行放大后作为电压发生电路(202)的参考信号，通过电压发生电路(202)产生一个电压源，电压发生电路(202)将电压源施加到特制互感器单元(300)的二次侧；所述特制互感器单元(300)的一次侧即为电网线或母排的一部分，所述特制互感器单元(300)接入电网和谐波源负载之间，用于实现即插即用的功能；所述无源滤波器单元(400)并联连接在谐波源负载的两端，用于实现谐波电流的流通。...

【技术特征摘要】
1.一种即插即用串联混合型的有源谐波隔离器，其特征在于，包括：谐波电压检测单元(100)、控制单元(200)、特制互感器单元(300)和无源滤波器单元(400)；所述谐波电压检测单元(100)包括电压互感器(101)和谐波电压检测模块(102)，电压互感器(101)的输入端并联连接在所述特制互感器单元(300)的一次侧两端，电压互感器(101)的输出端与谐波电压检测模块(102)的输入端连接，谐波电压检测模块(102)用于检测并输出特制互感器单元的一次侧的谐波电压；所述控制单元(200)包括电压增益电路(201)和电压发生电路(202)，电压增益电路(201)的输入端与谐波电压检测模块(102)的输出端连接，电压增益电路(201)的输出端与电压发生电路(202)的输入端连接，电压发生电路(202)的输出端与特制互感器单元(300)的二次侧两端连接，电压增益电路(201)接收特制互感器单元的一次侧的谐波电压，并进行放大后作为电压发生电路(202)的参考信号，通过电压发生电路(202)产生一个电压源，电压发生电路(202)将电压源施加到特制互感器单元(300)的二次侧；所述特制互感器单元(300)的一次侧即为电网线或母排的一部分，所述特制互感器单元(300)接入电网和谐波源负载之间，用于实现即插即用的功能；所述无源滤波器单元(400)并联连接在谐波源负载的两端，用于实现谐波电流的流通。2.根据权利要求1所述的有源谐波隔离器，其特征在于，所述电压发生电路(202)采用电力电子逆变器。3.如权利要求1-2任一项所述的有源谐波隔离器，其特征在于，所述特制互感器(300)中一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比k＝W1/W2，其中，W1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李达义，叶立文，余天保，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42