专利名称：双向馈能串联型有源电力滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉电力电网滤波、补偿装置，特别适用于电力电网双向馈能串联型有源电力滤波器。
背景技术：
电力系统为了确保供电的电能质量，降低通过电网传递的无功功率和谐波电流，一般加装无功功率补偿和谐波消除装置，这种装置市售的品种较多，与本申请相同主题的论文13篇，其中比较典型的有中国科学院研究生院与中国科学院电工研究所共同在电气应用刊物第2005，24(2)-113-115，94发表的‘基于DSP的有源电力滤波器数字控制系统’，‘西安交通大学’卓放等在第七庙中国电力电子与传动控制学术会议上发表的“采用双DSP控制技术实现的三相四线制有源电力滤波器”，中国专利03119026.X、公开号1445900、华中科技大学申请的“一种大容量串联型有源电力滤波器”。现有技术主要存在PWM变流器中的功率器件损耗比常规变流器大，开关频率提高后，损耗更大，发热问题比较突出，并且功率器件随着容量的增大其所允许的开关频率越来越低，所以在将APF用于大容量谐波补偿时就面临着功率器件开关频率与容量之间的矛盾的缺陷。
发明内容
本实用新型的发明目的是提供一种结构简单、使用方便，采用多重化电路结构的双向馈能串联型有源电力滤波器。
实现发明目的的技术方案是这样解决的双向馈能串联型有源电力滤波器，包括三相电压从进线连接刀闸开关，其本实用新型的改进之处在于刀闸开关连接由三相铁心电抗器和电阻、电容组成初次滤波回路电路，所述初次滤波回路电路输出端分两路分别与储能装置电路、耦合变压器连接，所述储能装置电路由三相IGBT、电解电容组成，储能装置电路输出端与高频滤波回路电路一端相接，另一端与逆变回路电路相接，电压从逆变装置输出后经过由空心电感、电容、电阻构成高频滤波回路电路，由电容、耦合变压器叠加到电网侧，在耦合变压器输入端各相并联连接电压霍尔PT1、电流互感器CT1，耦合变压器输出端依次各相并联连接电压霍尔PT2、敏感负载(对电压电流的细微波动、畸变等电能质量问题非常敏感，影响到正常运行。如计算机、通讯终端、数控设备等)。
现有技术中储能装置通常采用单相或三相整流滤波电路从电源侧取能实现。该结构特别适用于持续补偿电压跌落，当电网电压低于额定电压时，储能装置通过变流器与电网同时向负载供电，从而补偿电网电压跌落。但当电网电压高于额定电压时，为保证输出电压恒定，电网能量需通过变流器回馈到储能装置，如果能量较大，将引起储能装置电压急剧升高，危及相关电路组件工作。因此，通常采用设置直流侧能量释放电阻，电压过高时通过电阻放电，但持续过压时需要大功率电阻，并且发热严重，实用价值不高；如果电压升高时不稳压，装置性能又有比较严重的缺陷。
在本改进新型中，用三相变流器替换三相整流桥，能够有效解决电网电压高于额定电压时的放电问题，并且能够实现能量的双向流动，有效地节约了能源。
采用双向馈能串联型有源电力滤波器与现有技术相比，具有结构简单、使用方便，采用多重化电路结构的特点，主电路采用三相全桥电压型PWM变流器，功率器件采用IGBT，两组完全相同的PWM变流器公用一组直流滤波电容母线，通过进线电抗器直接并联在一起。变流器控制采用二重化方式，两个变流器的输出电流跟踪同一个补偿指令信号，每个变流器使用自身不同的三角载波调制PWM驱动信号，这两个载波信号在相位上相差180度(即载波移相控制)，这样一方面通过双变流器实现了整个滤波器输出功率的提高，同时，提高了系统等效开关频率，进而提高了滤波器补偿效果，而在同样补偿效果情况下，功率器件工GBT的开关频率可以大为降低。同理，该方法可推广到多重化应用，根据功率等级需要可采用三重化、四重化。。。。电路结构。
控制上采用新型谐波电流DFT算法，使系统检测谐波电流的快速性、准确性大为提高，现算法可使有源电力滤波器的动态响应时间小于1ms。
隔离变压器采用多股换位交叉绕制方法，通过专门设计，有效控制漏感和集肤效应，采用变压器漏感滤波，节省了电感元件，降低了变压器损耗。
主要技术与性能指标双向馈能串联型有源电力滤波器
图1为本实用新型结构方框图；图2为图1的三相三线制电路结构原理图；图3为图1的三相四线制电路结构原理图。
具体实施方式
附图为本实用新型的实施例
以下结合附图对本实用新型的发明内容作进一步说明参照图1、图2所示，串联连接在电网和负载之间的三相三线制双向馈能型有源滤波装置，包括三相电压从A、B、C进线连接刀闸开关QF1，其刀闸开关QF1连接由三相铁心电抗器L1和电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3组成初次滤波回路电路1，所述初次滤波回路电路1输出端分两路分别与储能装置电路2、耦合变压器T1、T2、T3连接，所述储能装置电路2由三相PWM变流器N1、N2和N3、电解电容C10、C11，储能装置电路2输出端与高频滤波回路电路4一端相接，另一端与逆变回路电路3相接，逆变装置由N4、N5、N6和吸收电容C12、C13、C14、C15构成，电压从逆变装置输出后经过由空心电感L2、L3、L4、电容C7、C8、C9、电阻R4、R5、R6构成高频滤波回路电路4，由电容C4、C5、C6、耦合变压器T1、T2、T3叠加到电网侧，在耦合变压器T1、T2、T3输入端各相并联连接电压霍尔PT1、电流互感器CT1，耦合变压器T1、T2、T3输出端依次各相并联连接电压霍尔PT2、敏感负载5，达到滤除谐波、补偿电压的目的。
图3所示为串联连接在电网和负载之间的三相四线制双向馈能型有源滤波装置，包括三相电压从A、B、C进线连接刀闸开关QF1，其刀闸开关QF1连接由三相铁心电抗器L1和电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3组成初次滤波回路电路1，所述初次滤波回路电路1输出端分两路分别与储能装置电路2、耦合变压器T1、T2、T3连接，所述储能装置电路2由三个变流器N1、N2和N3、电解电容C10、C11构成，储能装置电路2输出端与高频滤波回路电路4一端相接，另一端与逆变回路电路3相接，逆变装置由N4、N5、N6和吸收电容C12、C13、C14、C15构成，电压从逆变装置输出后经过由空心电感L2、L3、L4，电容C7、C8、C9、电阻R4、R5、R6构成高频滤波回路电路4，由电容C4、C5、C6、耦合变压器T1、T2、T3叠加到电网侧，在耦合变压器T1、T2、T3输入端各相并联连接电压检测霍尔PT1、电流互感器CT1，耦合变压器T1、T2、T3输出端依次各相并联连接电压检测霍尔PT2、通讯终端等敏感负载5，初次滤波回路电路1的另一端与敏感负载5连接在三相四线制零线上，达到滤除谐波、补偿电压的目的。考虑到单相供电和三相电压不平衡的情况，逆变装置采用三相四线输出。
综上所述，本电路逆变装置、滤波器和耦合变压器均与传统AVQR相同，但储能装置采用了三相PWM变流器从电源侧取能实现。PWM变流器具有双向传递能量的功能，当电网电压高于额定电压时，电网输出的部分能量通过逆变侧的变流器回馈到变流器直流侧，再通过整流侧的PWM变流器回馈到电网，从而既能保证输出侧电压的稳定，又将多余能量回送电网，提高了装置的效率，有效地解决了传统AVQR存在的缺陷。
权利要求1.一种串联连接在电网和负载之间的双向馈能串联型有源电力滤波器，包括三相电压从(A、B、C)进线连接刀闸开关(QF1)，其特征在于刀闸开关(QF1)连接由三相铁心电抗器(L1)和电阻(R1、R2、R3)、电容(C1、C2、C3)组成初次滤波回路电路(1)，所述初次滤波回路电路(1)输出端分两路分别与储能装置(2)、耦合变压器(T1、T2、T3)连接，所述储能装置(2)由三相PWM变流器(N1、N2、N3)、电解电容(C10、C11)构成；储能装置(2)输出端与高频滤波回路电路(4)一端相接，另一端与逆变回路电路(3)相接，逆变装置(3)由(N4、N5、N6)和吸收电容(C12、C13、C14、C15)构成，电压从逆变装置(3)输出后经过由空心电感(L2、L3、L4)、电容(C7、C8、C9)、电阻(R4、R5、R6)构成高频滤波回路电路(4)，由电容(C4、C5、C6)、耦合变压器(T1、T2、T3)叠加到电网侧，在耦合变压器(T1、T2、T3)输入端各相并联连接电压霍尔(PT1)、电流互感器(CT1)，耦合变压器(T1、T2、T3)输出端依次各相并联连接电压霍尔(PT2)、敏感负载(5)。
2.根据权利要求1所述的双向馈能串联型有源电力滤波器，其特征在于所说的逆变装置可以是三相三线制或三相四线连接。
专利摘要本实用新型涉及电力电网双向馈能型有源滤波装置。刀闸开关连接由三相铁心电抗器和电阻、电容组成滤波回路，滤波回路输出端分两路分别与储能装置、耦合变压器连接，储能装置由二极管整流桥、电解电容和放电回路构成，其放电回路由放电开关管和放电电阻组成，储能装置输出端与高频滤波回路一端相接，另一端与逆变回路相接，逆变装置和吸收电容构成，电压从逆变装置输出后经过由空心电感、电容、电阻构成高频滤波回路，耦合变压器输出端依次各相并联连接敏感负载。具有结构简单、使用方便，采用多重化电路结构的特点，提高等效开关频率、补偿效果，而在同样补偿效果情况下，功率器件开关频率降低。根据功率等级需要可采用三重化、四重化电路结构。
文档编号H02J3/18GK2807574SQ20052007918
公开日2006年8月16日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者许强, 肖国春 申请人:西安赛博电气有限责任公司