專利名稱：一種混合型有源濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力有源濾波器，具體地說，涉及一種混合型有源濾波器。
背景技術：
近年來，諧波污染是電能質量中較為突出的問題，諧波的有效治理對電力系統和 電力用戶具有重要的意義。對于高電壓、大容量諧波源，目前市場上主要采用LC無源濾波 器(Passive Filter, PF)進行補償，盡管它具有初期投資小、結構簡單等優點，但其濾波性 能對系統阻抗、頻率等參數變化要求極其敏感，難以達到預期的濾波效果。有源電力濾波 器(Active Power Filter, APF)雖然能克服PF存在的缺陷，但其安裝容量則受開關器件 水平的限制。將PF和APF相結合組成的混合型有源電力濾波器(Hy-brid Active Power Filter,HAPF)則可以彌補兩者的不足，降低諧波補償系統的初期投資，提高性價比，并實現 了 APF實用化及抑制諧波的目的。混合型常見結構有3種并聯型APF與PF并聯、APF與并聯的PF串聯、串聯型APF 與PF并聯。在并聯型APF與PF并聯的結構中，APF補償PF作用后殘余的諧波電流，由于 PF可濾除大部分諧波，因此所需的APF容量較小。但是電源與APF及APF與PF之間存在著 諧波通道，特別是APF與PF之間的諧波通道很可能使APF的諧波電流流入PF及電網中其 他節點連接的濾波電容中。由于大型供配電站通常希望在濾除諧波的同時進行無功功率補 償。采用并聯型APF與PF串聯的結構在變壓器的耦合作用下，使基波無功電流流過APF。 這樣就增大了 APF的容量，同時也必然增大實現變流器的技術難度和成本，從而限制了 APF 在大型變電站的應用。在串聯型APF與PF并聯的結構中，諧波基本由PF補償，APF可視為 一個可變阻抗，對基波的阻抗為0。對諧波呈現高阻抗，阻止諧波電流流入電網，同時還能抑 制電網與PF可能產生的諧振，改善了 PF的濾波特性，但其結構不易安裝。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種既補償諧波又補償無功的混合型有源 濾波器，克服LC濾波器易受電網阻抗影響，易于電網阻抗發生諧振的缺點。本實用新型采用如下技術方案實現發明目的一種混合型有源濾波器，包括一次系統部分和二次系統部分，所述一次系統部分 包括串聯的有源濾波器和無源濾波器，其特征在于所述二次系統部分包括控制器和與其 分別連接的擴展器、測量電路和驅動電路，所述有源濾波器和無源濾波器分別與所述擴展 器連接，所述測量電路與電網連接，所述驅動電路分別與所述有源濾波器和無源濾波器連接。作為對本技術方案的進一步限定，所述有源濾波器與一基波諧振電路并聯，所述 無源濾波器和電網連接。作為對本技術方案的進一步限定，所述有源濾波器和一基波諧振電路并聯，所述 有源濾波器和所述無源濾波器均與電網連接。
3[0009]作為對本技術方案的進一步限定，所述無源濾波器和電網的每一相連接，每一相 濾波器均設有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。作為對本技術方案的進一步限定，所述有源濾波器的主電路采用電力MOSFET模 塊或IGBT模塊或者IGCT模塊或者IPM模塊構成自換相橋式電路。作為對本技術方案的進一步限定，所述有源濾波器內設置的逆變電路，所述逆變 電路與所述無源濾波器的連接采用平波電抗器。作為對本技術方案的進一步限定，所述驅動電路和所述有源濾波器采用光纖觸發 方式。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型一次系統部分的 基波諧振電路的參數設計與有源濾波器準確匹配，基波諧振電路濾除基波無功電流，大大 提高了有源濾波器的輸出容量，無源濾波器能夠濾除大部分諧波，其余的諧波由有源濾波 器來濾除，裝置的性能與相同容量的有源濾波效果相仿，但是成本大大降低，無源濾波器還 能向電網中提供無功，實現了諧波治理和無功補償一體化。二次系統部分控制器的結構采 用了 TMS320F2812+CPLD組合，主要是為了提高對信號的處理速度。為了提高控制器的可 靠性，二次部分采用了擴展器，開關量的控制全由擴展器來管理，一是分擔了控制器的控制 量，增強控制器的性能；二是避免開關量對控制器的干擾；三是監測裝置的開關量，能與其 它裝置兼容。所述驅動電路采用了光纖觸發逆變電路的方式，把強電和弱電分開，增強了抗 干擾性能，對于無源濾波器的控制，采用了 PWM波觸發晶閘管的方式，實現了過零投切的方 式。有源濾波器不承受電網交流電源的基波電壓，裝置容量小，有源濾波器和無緣濾波器混 合使用，充分發揮有源和無源各自優點，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
圖1為本實用新型一次系統部分的結構原理圖。圖2為本實用新型二次系統部分的結構原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體具體實施方式
對本實用新型做更進一步的詳細描述。參見圖1、圖2，本實用新型包括一次系統部分和二次系統部分，所述一次系統部 分包括串聯的有源濾波器和無源濾波器，所述二次系統部分包括控制器和與其分別連接的 擴展器、測量電路和驅動電路，所述有源濾波器和無源濾波器分別與所述擴展器連接，所述 測量電路與電網連接，所述驅動電路分別與所述有源濾波器和無源濾波器連接。所述控制 器的硬件結構采用TMS320F2812+CPLD組合，提高了數據處理的能力。所述擴展器的前端與 無源濾波器和有源濾波器的一次開關的輔助觸點連接，后端與控制器連接，所有的開關量 均通過擴展器接入控制器。測量電路可通過電網上的PT、CT的二次端采集電壓電流信號， 測量電路對采集的信號高速計算，計算出電網中的諧波含量，然后把信號傳輸到控制器，控 制器通過此數據控制有源濾波器和無源濾波器，統一控制，協調工作，達到治理諧波的目 的。所述有源濾波器與一基波諧振電路并聯，所述無源濾波器和電網連接或者所述有 源濾波器和所述無源濾波器均與電網連接。本實用新型把有源濾波器和無源濾波器結合起來，充分發揮二者的優勢，用無源濾波器濾除量大的低次諧波，利用有源濾波器濾除其它的 高次諧波，達到諧波治理的效果。有源濾波器通過無源濾波器接入電網，能大大提高有源濾 波器的耐壓性，使有源濾波器的性能大大提高，這樣就可以使有源濾波器容量做得很小，逆 變電路就可以采用電力MOSFET模塊，進一步降低裝置成本。與有源濾波器并聯的基波諧振 電路，能濾除基波的無功，基波的無功不再通過有源濾波器，大大提高了有源濾波器的輸出 容量，提高諧波治理的效果。有源濾波器和無源濾波器統一控制，具備三相分補和共補的功 能，能抑制三相不平衡和電壓的波動和閃變。所述無源濾波器和電網的每一相連接，每一相濾波器均設有5次濾波器、7次濾波 器和高通濾波器。所述有源濾波器的主電路采用電力全氧半場效晶體管(MOSFET)模塊或 絕緣柵雙極型晶體管模塊(IGBT)或者集成門極換流晶間管模塊(IGCT)或者智能功率模塊 (IPM)構成自換相橋式電路。所述有源濾波器中的逆變電路與所述無源濾波器的連接采用平波電抗器。 所述驅動電路和所述有源濾波器采用光纖觸發方式。 本實用新型未經描述的技術特征可以通過現有技術實現，在此不再贅述。當然，上 述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普 通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用 新型的保護范圍。
權利要求一種混合型有源濾波器，包括一次系統部分和二次系統部分，所述一次系統部分包括串聯的有源濾波器和無源濾波器，其特征在于所述二次系統部分包括控制器和與其分別連接的擴展器、測量電路和驅動電路，所述有源濾波器和無源濾波器分別與所述擴展器連接，所述測量電路與電網連接，所述驅動電路分別與所述有源濾波器和無源濾波器連接。
2.根據權利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器與一基波諧 振電路并聯，所述無源濾波器和電網連接。
3.根據權利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器和一基波諧 振電路并聯，所述有源濾波器和所述無源濾波器均與電網連接。
4.根據權利要求1或2所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述無源濾波器和電網的 每一相連接，每一相濾波器均設有5次濾波器、7次濾波器和高通濾波器。
5.根據權利要求1-3之一所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器的主 電路采用電力MOSFET模塊或IGBT模塊或者IGCT模塊或者IPM模塊構成自換相橋式電路。
6.根據權利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述有源濾波器內設置的逆 變電路，所述逆變電路與所述無源濾波器的連接采用平波電抗器。
7.根據權利要求1所述混合型有源濾波器，其特征在于，所述驅動電路和所述有源濾 波器采用光纖觸發方式。
專利摘要本實用新型公開了一種混合型有源濾波器，包括一次系統部分和二次系統部分，所述一次系統部分包括串聯的有源濾波器和無源濾波器，其特征在于所述二次系統部分包括控制器和與其分別連接的擴展器、測量電路和驅動電路，所述有源濾波器和無源濾波器分別與所述擴展器連接，所述測量電路與電網連接，所述驅動電路分別與所述有源濾波器和無源濾波器連接。有源濾波器不承受電網交流電源的基波電壓，裝置容量小，有源濾波器和無緣濾波器混合使用，充分發揮有源和無源各自優點，使成套裝置容量大、成本低、性能好。
文檔編號H02J3/18GK201726134SQ20102025474
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月12日 優先權日2010年7月12日
發明者孫國棟, 張鵬, 王志勝, 王英林, 程怖先 申請人:山東能發實業有限公司