一种基波电压分担型中压有源电力滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，本发明专利技术还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。本发明专利技术可极大减少有源电力滤波器逆变单元模块个数，降低成本，简化补偿装置结构，提高装置可靠性，减少装置体积，充分发挥有源电力滤波器的谐波补偿能力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，本专利技术还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。本专利技术可极大减少有源电力滤波器逆变单元模块个数，降低成本，简化补偿装置结构，提高装置可靠性，减少装置体积，充分发挥有源电力滤波器的谐波补偿能力。【专利说明】一种基波电压分担型中压有源电力滤波器
本专利技术属于中压配电网谐波补偿装置
，尤其是一种基波电压分担型中压有源电力滤波器。
技术介绍
各种各样大功率电力电子装置得到日益广泛的应用，这些装置在大幅提高生产效率的同时，也给电力系统带来很大的谐波污染，造成用电设备过载、过热、损耗增加、电容器过电压、保护误动作等多种危害，因此电网谐波治理的需求在不断增加。有源电力滤波器是由全控电力电子器件构成的主动式综合补偿装置，具有高度可控性和快速响应性，可对频率和大小变化的谐波进行补偿，且可避免与电网发生谐振。但是，成本较高是限制有源电力滤波器推广的主要因素，对于在中高压电网，电网的基波电压全部施加在逆变器上，受开关器件耐压水平与容量的限制，有源电力滤波器的成本较高，使其很难在中高压电网中得到推广应用。而将有源电力滤波器与无源滤波器结合而构成的混合型有源电力滤波器，则可弥补无源滤波器的固有缺陷，又能充分发挥有源电力滤波器的优势，成为该领域研究的热点。其中，1990年H.Fujit等人提出将无源滤波器与有源电力滤波器相串联后与电网并联的混合滤波方案，其谐波主要由无源滤波器进行补偿，而有源电力滤波器用于改善无源滤波器的谐波补偿效果，抑制无源滤波器与电网阻抗之间的并联谐振。无源滤波器中的电容器，承受了大部分的基波电压，从而使得有源电力滤波器承受的基波电压较小，有源部分的容量减小。但在中高压、大容量应用场合，上述混合型有源电力滤波器中交流侧电容承受大部分的基波电压，因此需要有较大的基波电流通过电容器，这使得有源电力滤波器谐波电流补偿能力减弱；此外，承受较高电压的大容量电容器的体积较大，增大了装置的占地面积；同时，还存在直流侧电容电压仍然较高的问题。由田纳西大学的F.Z.Peng等人于1996年提出了级联H桥多电平逆变器主拓扑结构，它的每一个桥臂由N个单相全桥模块在交流侧串联构成，直流侧相互独立，而三个桥臂通过Y型(或Λ型)连接构成三相系统。相对于二极管钳位型多电平变流器和飞跨电容型多电平变流器，这种级联H桥多电平逆变器各变流器单元结构相同，由于采用了模块化设计和标准组件，便于工业化生产，投资成本低；直流侧电容相互独立，容易实现电压均衡；各变流器单元结构对称，开关频率低且损耗小，整机效率高。但是采用级联H桥多电平逆变器的有源电力滤波器要求控制多个独立直流电容电压，控制系统复杂。将其应用于中高电压等级时，级联的单元模块较多，成本较高，结构较复杂，从而限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基波电压分担型中压有源电力滤波器。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，其特征在于:还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。而且，所述每相由交流电容器与电感串联构成的电路，串联谐振次数为有源电力滤波器欲滤除的最低次主要谐波次数相同。而且，在一个优选的IOkv电网具体实例中，所述交流电容器额定电压值为3.5kV,逆变单元模块个数为5个。而且，单相逆变器的结构与三相逆变器中的一相结构相同。而且，做为本专利技术的另一个采用单相逆变器的6kV电网实例，在该单相中，交流电容器的额定电压值为2.5kV,逆变单元模块个数为4个。本专利技术的优点和积极效果是:本专利技术公开了属于中压配电网谐波补偿装置
的一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，本专利技术滤波器具有I个交流电容器、I个电感与N组单相H桥级联逆变单元相串联构成一个整体，分别接于I个三相逆变器的三相输出端，然后并联接入补偿点，进行谐波补偿，本专利技术可极大减少有源电力滤波器逆变单元模块个数，降低成本，简化补偿装置结构，提高装置可靠性，减少装置体积，充分发挥有源电力滤波器的谐波补偿能力。【专利附图】【附图说明】图1所示为本专利技术的基波电压分担型中压有源电力滤波器拓扑结构图；图2所示为目前级联H桥多电平逆变器主拓扑结构图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述，需要强调的是，以下实施方式是说明性的，而不是限定性的，不能以此实施方式作为对本专利技术的限定。一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，如图1所示，包括三相逆变器4、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块3、三个每相相同的电感2及三个每相相同的交流电容器1，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。所述每相由交流电容器与电感串联构成的电路，串联谐振次数为有源电力滤波器欲滤除的最低次主要谐波次数相同。 所述每相N组的H桥级联逆变单元模块，每组单元模块之间为串联连接，组成多电平结构，承担一定的基波电压，每个H桥逆变单元模块由4个具有反并联二极管的IGBT通过H桥连接后与直流电容器并联组成，直流电容器为H桥逆变单元的电压源，H桥逆变单元模块是H桥级联型多电平逆变器的基本功率单元。每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块与三个每相相同的交流电容器分担并网点电网的基波电压，从而使得三相逆变器承受很小的基波电压，进而使得三相逆变器直流侧电压较低，采用目前成熟的电力电子器件构成一个三相逆变器就可进行谐波电流的补\-ZX O由于每相中交流电容器与N组H桥级联逆变单元模块分担并网点电网的基波电压，因此，本专利技术与目前图2拓扑相比，多电平逆变器仅承受部分基波电压，所需逆变单元模块个数可以减少。在本专利技术的一个IOkv电网具体实施中，在交流电容器选择时，适当提高其额定电压值为3.5kV,这样，在逆变单元出现故障时，通过控制使交流电容器承受的基波电压适当增加，而使每个逆变单元模块承受的电压不变，从而可以省略采用目前图2拓扑结构时所需考虑的冗余模块，逆变单元模块从目前的6个，减少到5个。在采用单相逆变器的电网中，单相逆变器的结构与三相逆变器中的一相结构相同，做为本专利技术的另一个6kV电网，采用单相逆变器的实例中，在交流电容器选择时，在该单相中交流电容器的额定电压值为2.5kV,逆变单元模块个数由目前的7个，减少到4个。【权利要求】1.一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，其特征在于:还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。2.根据权利要求1所述的基波电压分担型中压有源电力滤波器，其特征在于:所述每相由交流电容器与电感串联构成的电路，串联谐振次数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基波电压分担型中压有源电力滤波器，包括三相逆变器、每相为N组的三相H桥级联逆变单元模块及三个每相相同的电感，其特征在于：还进一步包括三个每相相同的交流电容器，三相逆变器的每相输出端分别与每相N组的H桥级联逆变单元模块、每相电感及每相交流电容器串联，然后与电网并联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚丽，李国栋，袁世强，胡晓辉，袁中琛，王峥，王瑶，徐永海，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：