本发明专利技术公开了一种有源电力滤波器，它包括基波电压检测单元、电力电子逆变器系统单元和接入系统单元。基波电压检测单元包括电压互感器和基波电压检测环节，电力电子逆变器系统单元包括电压增益电路和电压发生电路；工作时，电压互感器并联在谐波源的两端，接入系统单元将电压发生电路的输出电压并联接在谐波源的两端。该滤波器还可以包括谐波电流检测单元和电流增益电路。本发明专利技术结构简单，控制方便，同时对谐波起到了“疏导”和“隔离”的作用，其滤波效果非常好且同时适合于电压型和电流型谐波源。本发明专利技术与现有的ＰＷＭ高频整流器，并联型有源电力滤波器，串联混合型有源电力滤波器，统一电能质量控制器相比均有一定优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力滤波器
，具体涉及一种有源电力滤波器。
技术介绍
电力电子装置和非线性负载的广泛应用产生了大量的谐波，影响了系 统的功率因数。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。无功补偿在提高功率因数和节能、减少功率损耗、提高 输电能力等方面具有极其重要的作用。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，谐波抑制和无功补偿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 装置造成的谐波和无功功率问题有两种方案 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，且功率因数控制为l，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，但这种方案 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 设谐波和无功补偿装置来补偿谐波，并提高功率因数，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。有源电力滤波器主要分为 以下四大类-1) 单独使用的并联型和串联型有源电力滤波器。单独使用的并联型有源电力滤波器的代表性的论文有GyugyiL， StryculaE. Active AC Power Filter. IEEE Transactions on Industry Applications ， 1976 ， Vol. 12 ， 529 535 。 这种滤波方式后来被简称为并联型有源电力滤波器。电力电子类谐波源根 据其特性分为电压型谐波源和电流型谐波源，并联型滤波器一般适合于电 流型谐波源，而串联型滤波器一般适合于电压型谐波源。传统的并联型有 源电力滤波器的主要缺点是成本较高， 一般只适合于电流型谐波源。单独 使用的串联型有源电力滤波器与单独使用的并联型有源电力滤波器成对偶 关系，这种滤波器对谐波呈现一个较高阻抗，起到隔离谐波的作用。这种 滤波器不能进行无功补偿，功能比较单一，保护比较困难，而且一般只适 合于电压型谐波源。2) 其他并联型有源电力滤波器，主要包括注入式有源电力滤波器、基 于单周控制的有源电力滤波器和基于谐波磁通补偿的有源电力滤波器，注 入式有源电力滤波器不能动态补偿无功功率，基于单周控制的有源电力滤 波器的代表性论文有K. M, Smedley, L. Zhou， C. Qiao. Unified constant-frequency integration control of active power filters-steady-state and dynamics. IEEE Transactions on Power Electronics, 2001， 16(3) : 428-436。该滤 波器要求电网电压平衡无畸变，其稳定性对参数选定有严格要求。基于谐 波磁通补偿的有源电力滤波器的代表性文献为C. Zhang, Q. Chen， Y. Zhao, D. Li. A novel active power filter for high-voltage power distribution systems application, IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, 22(2) :911-918。该滤 波器系统的内阻抗在很大程度上会影响滤波特性，并且很难严格满足谐波 磁通补偿条件。3) 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. A new approach to harmonic compensation in power system - a combined system of shunt passive and series active filters. IEEE Transactions on Industry Applications, 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. A practical approach to harmonic compensation in power systems— series connection of passive and active filters. IEEE Transactions on Industry Applications, 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. A high-power active filtering system with flmdamental magnetic flux compensation. IEEE Transactions on Power Delivery, 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无源支路较多，且无法动态补偿无 功功率。4)统一电能质量控制器(UPQC)。代表性的论文有H. Akagi. New trends in active filters for power conditioning. IEEE Transactions on Industry Applications, 1996, 32(6) : 1312-1322。统一电能质量控制器包含两个逆变 器， 一个串联在系统中，主要起谐波隔离、电压调节以及补偿闪变和不平 衡电压的作用；另一个并联在谐波源两端，主要起补偿谐波电流或负序电 流和调节两个逆变器的直流母线电压的作用，该系统的缺点是结构和控制 非常复杂。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术的问题和不足而提出的一种兼具"疏导"和"隔 离"谐波作用，结构简单、实现起来非常方便且滤波效果非常好的有源电力 滤波器。本专利技术提供的有源电力滤波器，其特征在于该有源电力滤波器为单 相结构，它包括基波电压检测单元、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有源电力滤波器，其特征在于：该有源电力滤波器为单相结构，它包括基波电压检测单元（Ⅱ）、电力电子逆变器系统单元（Ⅲ）和接入系统单元（Ⅳ）； 基波电压检测单元（Ⅱ）包括电压互感器（４）和基波电压检测环节（５），电压互感器（４）的输出端 与基波电压检测环节（５）的输入端相联，基波电压检测单元（Ⅱ）将从畸变的电网电压中检测出基波电压信号作为基波电压检测单元（Ⅱ）输出信号，送入电力电子逆变器系统单元（Ⅲ）的电压增益电路（６）； 电力电子逆变器系统单元（Ⅲ）包括电压增益电路 （６）和电压发生电路（７）； 电压增益电路（６）将检测到的基波电压信号进行放大后送入电压发生电路（７），电压发生电路（７）产生一个与其输入信号成比例的电压，电压发生电路（７）的输出端与接入系统单元（Ⅳ）相联； 工作时，电压互感器 （４）并联在谐波源（９）的两端，接入系统单元（Ⅳ）将电压发生电路（７）的输出电压并联接在谐波源（９）的两端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李达义，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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