一种高压混合型有源滤波系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压混合型有源滤波系统，旨在提供一种适应电网谐波频率高、变化快的特点，安全、经济、有效地抑制电网谐波的高压混合型有源滤波系统。本实用新型专利技术包括主回路（１）、控制回路（２）、用户监控和操作平台（３），所述主回路（１）包括有源逆变器（１１）、输出滤波器（１２）、耦合变压器Ｉ（１３）、隔离变压器（１４）、无源滤波器（１５）、耦合变压器ＩＩ（１６），所述控制回路（２）包括中压开关柜（２１）、控制回路二次线路和信号线，所述用户监控和操作平台（３）包括系统ＤＳＰ控制器（３１）、电网参数监测装置（３２），主回路采用无源电力滤波器与有源电力滤波器串联后并入电网的方式抑制电网谐波。本实用新型专利技术可广泛应用于电力供、配电领域。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

A high voltage hybrid active filter system

The utility model discloses a high voltage hybrid active filter system, which aims to provide a high frequency power, adapt to the characteristics of harmonic change fast, high voltage hybrid active filter system is safe, economically and effectively suppress the harmonics. The utility model comprises a main circuit control circuit (1), (2), user monitoring and operating platform (3), the main circuit (1) comprises an active inverter output filter (11), (12), I (13), the coupling transformer isolation transformer (14), (15), passive filter the coupling transformer II (16), the control circuit (2) comprises a medium voltage switchgear (21), the control loop of two circuit and a signal line, the user monitoring and operating platform (3) system including DSP controller (31), power grid parameter monitoring device (32), the main circuit uses the active power filter active power filter and series grid way of harmonic suppression. The utility model can be widely used in the field of power supply and distribution.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压混合型有源滤波系统。
技术介绍
现代电网由于越来越多的非线性负荷(整流器、电弧炉、电铁等)挂网运行，电网的谐波越来越严重，谐波含量的随机性也越来越大，大大影响到电网的安全和经济运行，也给用于无功补偿的电力电子装置提出了新的要求，要求这些电力电子装置在补偿无功的基础上还得抑制电网谐波。但由于目前无功补装置普遍采用低频率的电力电子器件，这些器件难以适应谐波频率高、变化快的特点；而高电压大电流的电力电子器件成本高，难以适应要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适应电网谐波频率高、变化快的特点，安全、经济、有效地抑制电网谐波的高压混合型有源滤波系统。 本技术所采用的技术方案是本技术包括主回路、控制回路、用户监控和操作平台，所述主回路包括有源逆变器、输出滤波器、耦合变压器I、隔离变压器、无源滤波器、耦合变压器II，所述控制回路包括中压开关柜、控制回路二次线路和信号线，所述用户监控和操作平台包括系统DSP控制器、电网参数监测装置，所述有源逆变器包括有源IGB功率模块，所述输出滤波器为LC低通滤波器，所述有源IGB功率模块通过所述LC低通滤波器与所述耦合变压器I的初级连接，所述无源滤波器包括多只电感和电容组成的多路谐振滤波电路，所述谐振电路谐振滤波电路与所述耦合变压器II的初级连接，所述中压开关柜包括至少三台开关，开关K1、开关K2、开关K3，所述开关K1串联在所述输出滤波器和所述隔离变压器的初级间，所述开关K2串联在所述隔离变压器的次级和所述耦合变压器II的初级间，所述开关K3串联在所述无源滤波器与电网相线间，所述控制回路二次线路和信号线将所述主回路和控制回路及所述用户监控和操作平台对应适配连接。 所述DSP控制器包括DSP处理器、工控计算机、A/D预处理模块、A/D数据采集卡、光隔输入电路、光隔输出卡、光隔继电器、光隔指示灯、光隔驱动接口，所述DSP处理器与所述工控计算机、A/D预处理模块、光隔输入电路、光隔继电器、光隔指示灯、光隔驱动接口对应适配连接，所述A/D数据采集卡与所述工控计算机、A/D预处理模块应适配连接，所述工控计算机与所述光隔输出卡连接，所述光隔输出卡输出报警信号，所述光隔输入电路连接有启动按钮和停止按钮，所述光隔驱动接口与所述主回路连接，所述A/D预处理模块与所述主回路、控制回路多路对应适配连接。 所述主回路中还包括多个信号对应采集点和信号采集元件，所述对应信号采集点和信号采集元件通过导线连接所述控制回路和用户监控和操作平台，所述对应信号采集点和信号采集元件所采集的信号内容包括直流监测信号、有源部分监测信号、系统控制保护信号、开关控制信号、系统接入控制信号、系统接入点监测信号。 本技术的有益效果是由于本技术由三部分组成主回路系统、控制回路系统、监控和用户操作平台，主回路系统采用无源滤波器和有源滤波器通过耦合变压器连接而成，为电网提供大功率的谐波电流和基波无功电流补偿通道，控制回路主要完成谐波检测以及控制方法的实现、P丽脉冲产生以及功率开关器件的驱动等，监控和用户操作平台完成对电网各处谐波状况的检测、分析以及保护动作等功能，同时提供良好的图形交互式操作界面，所以本技术能有效地抑制电网谐波的高压混合型有源滤波系统，能适应电网谐波频率高、变化快的特点，安全、经济。附图说明图1是本技术电路结构方框图； 图2是本技术主回路电路示意图； 图3是本技术系统DSP控制器结构方框图。具体实施方式如图1、图2、图3所示，本技术包括主回路1、控制回路2、用户监控和操作平台3，所述主回路1包括有源逆变器11、输出滤波器12、耦合变压器I 13、隔离变压器14、无源滤波器15、耦合变压器II 16，所述控制回路2包括中压开关柜21、控制回路二次线路和信号线，所述用户监控和操作平台3包括系统DSP控制器31、电网参数监测装置32，所述有源逆变器11包括有源IGB功率模块，所述输出滤波器12为LC低通滤波器，所述有源IGB功率模块通过所述LC低通滤波器与所述耦合变压器I 13的初级连接，所述无源滤波器15包括多只电感和电容组成的多路谐振滤波电路，所述谐振电路谐振滤波电路与所述耦合变压器II 16的初级连接，所述中压开关柜21包括至少三台开关，开关K1、开关K2、开关K3，所述开关K1串联在所述输出滤波器12和所述隔离变压器14的初级间，所述开关K2串联在所述隔离变压器14的次级和所述耦合变压器II 16的初级间，所述开关K3串联在所述无源滤波器15与电网相线间，所述控制回路二次线路和信号线将所述主回路1和控制回路2及所述用户监控和操作平台3对应适配连接。 所述系统DSP控制器包括DSP处理器311、工控计算机312、 A/D预处理模块313、A/D数据采集卡314、光隔输入电路315、光隔输出卡316、光隔继电器317、光隔指示灯318、光隔驱动接口 319，所述DSP处理器311与所述工控计算机312、 A/D预处理模块313、光隔输入电路315、光隔继电器317、光隔指示灯318、光隔驱动接口 319对应适配连接，所述A/D数据采集卡314与所述工控计算机312、 A/D预处理模块313应适配连接，所述工控计算机312与所述光隔输出卡316连接，所述光隔输出卡316输出报警信号，所述光隔输入电路315连接有启动按钮和停止按钮，所述光隔驱动接口 319与所述主回路1连接，所述A/D预处理模块313与所述主回路1、控制回路2多路对应适配连接。 所述主回路1中还包括多个信号对应采集点和信号采集元件，所述对应信号采集点和信号采集元件通过导线连接所述控制回路2和用户监控和操作平台3，所述对应信号采集点和信号采集元件所采集的信号内容包括直流监测信号、有源部分监测信号、系统控制保护信号、开关控制信号、系统接入控制信号、系统接入点监测信号。 本实施例中主回路采用无源电力滤波器与有源电力滤波器串联后并入电网的方式。混合有源电力滤波器中的无源电力滤波器采用多个单调谐滤波器组成，单调谐滤波器的调谐频率根据被补偿对象的谐波成分确定，有源滤波器采用电压型逆变器，输出幅值和相位均可调的各次谐波的叠加，用以滤除电网的部分谐波并抑制电网阻抗与无源滤波器之间的谐振。为了简化控制电路，混合有源电力滤波器的直流侧稳压采用辅助电路的办法，即通过三相380V交流电源整流后获得。根据系统补偿容量的不同，可以采用两电平的结构形式，也可以采用多电平的结构形式。输出滤波器采用LC低通滤波器，用以滤除电压型逆变器开关器件高频动作时产生的高频毛剌。选用隔离变压器一方面是为了有源滤波器和无源滤波器的电气隔离，另一方面是可以根据有源滤波器和无源滤波的电流电压等级来选择适当的隔离变压器变比，以满足有源滤波器和无源滤波器的电压匹配和电流匹配。 本实施例中无源电力滤波器利用电感和电容的谐振特性，给谐波提供一条低阻抗的通道，从而使大部分负载谐波电流分流至滤波器支路，电网中仅残余少量的谐波电流。另一方面，无源电力滤波器起到阻隔电网电压的作用，使得很大比例的电网电压降落在无源电力滤波器上，而有源电力滤波器只承受较小的电网电压。有源部分采用了电压型逆变器结构，它产生的是谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压混合型有源滤波系统，它包括主回路（１）、控制回路（２）、用户监控和操作平台（３），其特征在于：所述主回路（１）包括有源逆变器（１１）、输出滤波器（１２）、耦合变压器Ⅰ（１３）、隔离变压器（１４）、无源滤波器（１５）、耦合变压器Ⅱ（１６），所述控制回路（２）包括中压开关柜（２１）、控制回路二次线路和信号线，所述用户监控和操作平台（３）包括系统ＤＳＰ控制器（３１）、电网参数监测装置（３２），所述有源逆变器（１１）包括有源ＩＧＢ功率模块，所述输出滤波器（１２）为ＬＣ低通滤波器，所述有源ＩＧＢ功率模块通过所述ＬＣ低通滤波器与所述耦合变压器Ⅰ（１３）的初级连接，所述无源滤波器（１５）包括多只电感和电容组成的多路谐振滤波电路，所述谐振电路谐振滤波电路与所述耦合变压器Ⅱ（１６）的初级连接，所述中压开关柜（２１）包括至少三台开关，开关Ｋ１、开关Ｋ２、开关Ｋ３，所述开关Ｋ１串联在所述输出滤波器（１２）和所述隔离变压器（１４）的初级间，所述开关Ｋ２串联在所述隔离变压器（１４）的次级和所述耦合变压器Ⅱ（１６）的初级间，所述开关Ｋ３串联在所述无源滤波器（１５）与电网相线间，所述控制回路二次线路和信号线将所述主回路（１）和控制回路（２）及所述用户监控和操作平台（３）对应适配连接。...

【技术特征摘要】
一种高压混合型有源滤波系统，它包括主回路(1)、控制回路(2)、用户监控和操作平台(3)，其特征在于所述主回路(1)包括有源逆变器(11)、输出滤波器(12)、耦合变压器I(13)、隔离变压器(14)、无源滤波器(15)、耦合变压器II(16)，所述控制回路(2)包括中压开关柜(21)、控制回路二次线路和信号线，所述用户监控和操作平台(3)包括系统DSP控制器(31)、电网参数监测装置(32)，所述有源逆变器(11)包括有源IGB功率模块，所述输出滤波器(12)为LC低通滤波器，所述有源IGB功率模块通过所述LC低通滤波器与所述耦合变压器I(13)的初级连接，所述无源滤波器(15)包括多只电感和电容组成的多路谐振滤波电路，所述谐振电路谐振滤波电路与所述耦合变压器II(16)的初级连接，所述中压开关柜(21)包括至少三台开关，开关K1、开关K2、开关K3，所述开关K1串联在所述输出滤波器(12)和所述隔离变压器(14)的初级间，所述开关K2串联在所述隔离变压器(14)的次级和所述耦合变压器II(16)的初级间，所述开关K3串联在所述无源滤波器(15)与电网相线间，所述控制回路二次线路和信号线将所述主回路(1)和控制回路(2)及所述用户监控和操作平台(3)对应适配连接。2. 根据权利要求1所述的一种高压混合型有源滤波系统，其特征在于所述系统DSP控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长树，叶茂清，杨华，
申请(专利权)人：珠海泰坦自动化技术有限公司，四川电力试验研究院，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]