专利名称：一种有源调谐型混合滤波器及进行有源调谐的控制方法
技术领域：
本发明属于电力滤波技术领域，涉及一种有源调谐型混合滤波器，本发明还涉及对这种有源调谐型混合滤波器进行有源调谐的控制方法。
背景技术：
随着大容量电力电子装置和各种电子设备的广泛应用，电网谐波污染日益严重， 这既威胁着电力系统和电气设备的安全运行，也显著增大了电网的电能损耗。谐波治理设备可分为无源电力滤波器(以下简称无源滤波器或PPF)、有源电力滤波器(以下简称有源滤波器或APF)、以及这两者有机结合而成的混合电力滤波器(以下简称混合滤波器或 HPF)。单独使用的无源滤波器或有源滤波器在实际应用中都存在着各自的问题。无源滤波器是谐波治理的常规设备，其结构简单、成本低廉、并具有抑制谐波和补偿无功的双重作用，但常存在较大失谐，滤波效果难尽人意。有源滤波器是谐波治理的新生力量，可以同时滤除25次以下谐波，性能优良，环境适应能力强，但由于受到电力电子器件电压和电流水平的制约，存在电压低、容量小的问题，在实际应用中受到了很大限制。混合滤波器结合了无源滤波器与有源滤波器的各自特点，利用低压小容量有源滤波部分的灵活控制功能，改善了高压大容量无源滤波器的滤波特性和效果，是未来滤波技术的一个重要发展方向。国内外就混合滤波器已经做了较为深入系统的研究，到目前为止已经提出了三种典型的并联型混合滤波器的电路拓扑结构，1)基本型，其结构特点是有源滤波器(APF)与无源滤波器(PPF)串联；2)改进型，在APF的耦合变压器中并联一个基波谐振电路，以便降低APF所承受的基波电压；3)电流注入型，APF产生的谐波补偿电流通过电容器(C21)注入到电网中，L2与C22组成基波谐振电路，以降低APF承受的基波电压。但是，上述几种混合滤波器都还存在一定缺点1)需要检测负荷电流或电源电流作为反馈信号，不适合应用于含有分布式电源或分布式非线性负荷的配电系统谐波的治理；2)有源滤波部分容量相对较大；3)三相统一控制，其性能易受到三相LC参数不平衡的影响；4)没有考虑无源滤波器的谐波限流保护问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种有源调谐型混合滤波器，解决了现有技术中所存在的需要检测负荷电流或电源电流作为反馈信号，不适合应用于含有分布式电源或分布式非线性负荷的配电系统谐波的治理；有源滤波部分容量相对较大；三相统一控制，其性能易受到三相LC参数不平衡的影响；没有考虑无源滤波器的谐波限流保护的问题。本发明的另一目的是提供一种对前述的有源调谐型混合滤波器进行有源调谐的控制方法，以实现上述有源调谐型混合滤波器的技术特性，用于对电网中的谐波进行治理。本发明所采用的技术方案是，一种有源调谐型混合滤波器，其特点在于包括有源滤波器APF及无源滤波器PPF，有源滤波器APF的输出直接并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端，或者有源滤波器APF的输出通过耦合变压器并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端，所述的无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L串联而成；所述的有源滤波器APF是基于IGBT器件及PWM调制技术构成的电压源逆变器。本发明所采用的另一技术方案是，一种对有源调谐型混合滤波器进行有源调谐的控制方法，该方法利用一种有源调谐型混合滤波器，其结构是，包括有源滤波器APF及无源滤波器PPF，有源滤波器APF的输出直接并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端，或者有源滤波器APF的输出通过耦合变压器并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端；所述的无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L串联而成；所述的有源滤波器APF是基于IGBT器件及PWM调制技术构成的电压源逆变器，所述的有源调谐型混合滤波器还包括电流检测器TA1、电流检测器TA2，电压检测器TV1、电压检测器TV2和电压检测器TV3，电流检测单元I、电流检测单元II、电压检测单元I、电压检测单元II、电压检测单元III、谐波电流检测、失谐度检测、多谐波调节器、加权滤波器、加法单元、比较单元、电压调节器、PWM发生及驱动，电流检测器TAl的一次侧与LC无源滤波支路的滤波电抗器L外端串联，电流检测器TAl的二次侧接入电流检测单元I中；电流检测器TA2的一次侧串联于有源滤波器APF 的输出回路中，电流检测器TA2的二次侧接入电流检测单元II中；电压检测器TVl的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电容器C两端，电压检测器TV2的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电抗器L两端，电压检测器TVl的二次侧接入电压检测单元II中，电压检测器 TV2的二次侧接入电压检测单元I中；电压检测器TV3的一次侧并接于有源滤波器APF的直流侧，电压检测器TV3的二次侧接入电压检测单元III中；电压检测单元I的输出端与失谐度检测的一个输入端连接；电压检测单元II的输出端与失谐度检测的另一个输入端连接；电流检测单元I的输出端接入谐波电流检测中， 谐波电流检测的输出端对应地接入加权滤波器中；电流检测单元I的输出端和失谐度检测的输出端同时与多谐波调节器的输入端对应连接，多谐波调节器的输出端对应地与加权滤波器的输入端连接；加权滤波器的输出端与加法单元的一个输入端相连；电压检测单元III与比较单元的一个输入端连接；比较单元的另一个输入端是软件程序中给定的直流电压参考值；比较单元接入电压调节器，电压调节器的输出端与加法单元的另一个输入端连接；电流检测单元II接入PWM发生及驱动的一个输入端；加法单元的输出端接入PWM 发生及驱动的另一个输入端，PWM发生及驱动的输出端直接与有源滤波器APF中的IGBT器件相连，利用前述的有源调谐型混合滤波器，按照以下步骤实施步骤1)将本发明的有源调谐型混合滤波器与所需进行滤波的非线性负载并联；步骤2)通过电流检测器TAl、电压检测器TVl和电压检测器TV2，分别对无源滤波器PPF支路中的电流、电容器电压和电抗器电压进行检测，得到对应的电流电压信号if、uc 和uL ；
步骤3)无源滤波器PPF支路中的电流if经过谐波电流检测，得到拟滤除的各单次谐波电流分量Ih.! ih.m ；步骤4)对无源滤波器PPF支路中电容器电压Ue和电抗器电压％，通过失谐度检测分析计算出无源滤波器PPF在拟滤除谐波频率下的失谐度Clhl dh.m ；步骤5)由步骤4得到的失谐度Clkl dh.m，通过多谐波调节器，生成谐波补偿电流加权系数、 km ；步骤6)通过加权滤波器，根据谐波电流分量 ih.m和加权系数Ic1 km进行加权求和处理，形成有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h.Mf ；步骤7)通过电压检测器TV3，将电压检测单元III所得到有源滤波器APF的直流电压实际值Udc与直流电压设定值Udc.ref,经过比较单元及电压调节器，将Udc与Ud。.Mf的差值进行PI调节，生成基波有功电流指令id。.M ；步骤8)对于有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h. ref与基波有功电流指令ide. ，通过加法单元将二者进行求和运算，最终得到有源滤波器APF的指令电流iAPF.ref ；步骤9)有源滤波器APF的实际输出电流经过电流检测器TA2及电流检测单元II 后，得到有源滤波器APF的实际输出电流信号iAPF.real ；步骤10)将有源滤波器APF的指令电流iAPF.,ef与有源滤波器APF的实际输出电流信号iAPF. al，经过PWM发生及驱动处理后，产生构成有源滤波器APF的IGBT的PWM驱动信号，即成。本发明的有益效果是可应用于各种配电系统，包括含有分布式电源和分布式非线性负荷的智能配电网；APF电压应力低、容量小；三相滤波器分相独立调控，不受三相LC 参数不平衡的影响；补偿谐波次数可选，有利于多条滤波支路的并联，减小每个支路中APF 的容量；能够实现谐波限流保护。
图1是现有的基本型混合滤波器的结构示意图；图2是现有的改进型混合滤波器的结构示意图；图3是现有的电流注入型混合滤波器的结构示意图；图4是本发明的有源调谐型混合滤波器采用有源滤波部分直接并联的结构示意图；图5是本发明的有源调谐型混合滤波器采用有源滤波部分通过耦合变压器并联的结构示意图；图6是本发明有源调谐型混合滤波器的控制方法原理框图；图7是本发明谐波过电流柔性保护功能实现框图；图8为本发明的有源调谐型混合滤波器未投入使用之前时的A相电网电流及其5 次和7次谐波分量的仿真波形图；图9为仅投入无源滤波器而有源滤波器不工作时的波形图；图10为本发明的有源调谐型混合滤波器全部投入使用后，且有源滤波器同时对系统中的5次和7次负载进行双调谐时的仿真波形图。图中，1.电流检测单元I，2.谐波电流检测，3.电压检测单元I，4.电压检测单元II，5.失谐度检测，6.多谐波调节器，7.加权滤波器，8.电流检测单元ΙΙ，9.加法单元，
10.电压检测单元III，11.比较单元，12.电压调节器，13.PWM发生及驱动，14.有源滤波部分，15.过流调节器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。如图1-图3所示，分别是现有技术三种典型的混合滤波器的电路拓扑结构示意图。其中，图1为基本型，其结构特点是有源滤波器APF与无源滤波器PPF串联；图2为改进型，在有源滤波器APF的耦合变压器中并联一个基波谐振电路，以便降低APF所承受的基波电压；图3为电流注入型，有源滤波器APF产生的谐波补偿电流通过电容器C21注入到电网中，L2与C22组成基波谐振电路，以降低有源滤波器APF承受的基波电压。参照图4、图5、图6，本发明的混合滤波器的结构是，包括有源滤波部分14和无源滤波器PPF，有源滤波部分14中设置有一个有源滤波器APF，所述的有源滤波器APF是基于绝缘栅双极型晶体管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)及PWM调制技术构成的电压源逆变器VSI ；所述的无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L串联而成，称为无源LC滤波支路；有源滤波器APF的输出端直接(参见图4)或通过耦合变压器(参见图5)并联于滤波电抗器L的两端，该支路与待滤除谐波的非线性负载并联连接。 无源滤波器PPF支路作为负载谐波的主要通路，而有源滤波器APF则起到调谐控制作用，使无源LC滤波支路对所选多个特定次谐波都能起到良好的滤波作用。参照图6，本发明混合滤波器中还包括电流检测器TA1、电流检测器TA2、电压检测器TVl、电压检测器TV2和电压检测器TV3 ；所述混合滤波器中的有源滤波部分14中还包括电流检测单元II、谐波电流检测2、电压检测单元13、电压检测单元114、失谐度检测5、多谐波调节器6、加权滤波器7、电流检测单元118、加法单元9、电压检测单元11110、比较单元
11、电压调节器12(AVR)、PWM发生及驱动13，电流检测器TAl和电流检测器TA2均为电流互感器，电流检测器TAl的一次侧与 LC无源滤波支路的滤波电抗器L外端串联，电流检测器TAl的二次侧接入电流检测单元Il 中；电流检测器TA2的一次侧串联于有源滤波器APF的输出回路中，电流检测器TA2的二次侧接入电流检测单元Π8中；电压检测器TVl和电压检测器TV2均为电压互感器，电压检测器TVl的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电容器C两端，电压检测器TV2的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电抗器L两端，电压检测器TVl的二次侧接入电压检测单元114 中，电压检测器TV2的二次侧接入电压检测单元13中；电压检测器TV3为直流电压霍尔传感器，电压检测器TV3的一次侧并接于有源滤波器APF的直流侧，电压检测器TV3的二次侧接入电压检测单元IIIlO中；电压检测单元13的输出端与失谐度检测5的一个输入端连接；电压检测单元114 的输出端与失谐度检测5的另一个输入端连接；电流检测单元Il的输出端接入谐波电流检测2中，谐波电流检测2的输出端对应地接入加权滤波器7中；电流检测单元Il的输出端和失谐度检测5的输出端同时与多谐波调节器6的输入端对应连接，多谐波调节器6的输出端对应地与加权滤波器7的输入端连接；加权滤波器 7的输出端与加法单元9的一个输入端相连；
电压检测单元IIIlO与比较单元11的一个输入端连接，用于拾取有源滤波器APF 的直流侧电压信号；比较单元11的另一个输入端是软件程序中给定的直流电压参考值；比较单元11接入电压调节器12，电压调节器12的输出端与加法单元9的另一个输入端连接；电流检测单元118接入PWM发生及驱动13的一个输入端，主要是用来检测系统有源滤波部分所发出来的实际补偿电流信号；加法单元9的输出端接入PWM发生及驱动13的另一个输入端，PWM发生及驱动13的输出端直接与有源滤波器APF中的IGBT器件相连。参照图6，本发明针对图4和图5所示的混合滤波器进行的有源调谐控制方法，按照以下步骤实施步骤1)将本发明的有源调谐型混合滤波器与所需进行滤波的非线性负载并联， 或将本发明的有源调谐型混合滤波器直接并接到需要滤波的配电网中；步骤2)通过电流检测器TAl、电压检测器TVl和电压检测器TV2，分别对无源滤波器PPF支路中的电流、电容器电压和电抗器电压进行检测，得到对应的电流电压信号if、uc 和uL ；步骤3)无源滤波器PPF支路中的电流if经过谐波电流检测2，得到拟滤除的各单次谐波电流分量Ih.! ih.m ；步骤4)对无源滤波器PPF支路中电容器电压Ue和电抗器电压％，通过失谐度检测5分析计算出无源滤波器PPF在拟滤除谐波频率下的失谐度Clhl dh.m ；步骤5)由步骤4得到的失谐度Clkl dh.m，通过多谐波调节器6，生成谐波补偿电流加权系数& km ；步骤6)通过加权滤波器7，根据谐波电流分量ih. i ih. m和加权系数Ic1 km进行加权求和处理，形成有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h.Mf ；步骤7)通过电压检测器TV3，将电压检测单元IIIlO所得到有源滤波器APF的直流电压实际值Udc与直流电压设定值Udc.ref,经过比较单元11及电压调节器12，将Udc与Udc. ref的差值进行PI调节，生成基波有功电流指令id。.M ；步骤8)对于有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h. ref与基波有功电流指令id。. ref，通过加法单元9将二者进行求和运算，最终得到有源滤波器APF的指令电流iAPF.ref ；步骤9)有源滤波器APF的实际输出电流经过电流检测器TA2及电流检测单元118 后，得到有源滤波器APF的实际输出电流信号iAPF.real ；步骤10)将有源滤波器APF的指令电流iAPF.,ef与有源滤波器APF的实际输出电流信号iAPF. al，经过PWM发生及驱动13处理后，产生构成有源滤波器APF的IGBT的PWM驱动信号，即成。参见图7，本发明有源调谐型混合滤波器中的多谐波调节器6与失谐度检测5之间接入一个过流调节器15，使得整体有源调谐型混合滤波器还具有了谐波限流保护功能，其具体的实施原理是在有源调谐型混合滤波器无过流的情况下，过流调节器输出的失谐度参考信号为 0，使有源调谐型混合滤波器中的电容器C与电抗器L 二者完全调谐滤波；当有源调谐型混合滤波器发生谐波过电流时，过流调节器输出的失谐度参考信号逐步增大，通过调谐控制后使该有源调谐型混合滤波器主动脱离谐振状态，直到流过该有源调谐型混合滤波器中无源滤波器PPF支路中的电流降落到参考值以内，该方法具体包括以下步骤
1)通过电流检测单元I对无源滤波器PPF支路中的电流进行检测，得到滤波器的电流信号if ；2)对电流信号if进行有效值计算，并与设定的电流参考值if.ref比较做差；3)通过一个过流调节器，根据二者的差值进行调节计算，输出一个失谐度参考信号dh.ref，当有源调谐型混合滤波器正常无过流时，过流调节器的输出dh.ref限定为一个预设的零值；当有源调谐型混合滤波器由于某种原因发生谐波过电流时，过流调节器的输出 dh.ref逐步增大；4)由于dh.Mf的增大，通过多谐波调节器6使得滤波器主动退谐，将滤波器电流限制在电流参考值之内。图8所示为在有源调谐型混合滤波器未投入使用之前时的A相电网电流及其5次和7次谐波分量的仿真波形图；图9和图10为有源调谐型混合滤波器投入使用后的A相电网电流及其5次和7次谐波分量的仿真波形图，其中图9所示为仅投入无源滤波器而有源滤波器不工作时的波形，图10为本发明的有源调谐型混合滤波器全部投入使用后且有源滤波器同时对系统中的5次和7次负载进行双调谐时的仿真波形图。对照图8、图9和图 10，可见本发明的有源调谐型混合滤波器的滤波效果优良。本发明混合滤波器的优点是，1)有源滤波器APF并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端。有源滤波器 APF可以看成是一种在不同谐波频率下具有不同电感值的虚拟电抗器，通过控制有源滤波器APF输出电流中各次谐波分量的大小，即可调节虚拟电抗器在各次谐波频率下的虚拟电感，从而使得虚拟电抗器与无源滤波器PPF所组成的有源调谐型混合滤波器完全调谐于所选各次谐波，实现了单条LC支路对多次谐波的良好滤波功能。2)只需要检测有源调谐型混合滤波器本身的电压和电流，不需要检测负荷电流与电源电流，能对其接入电网处前后的所有谐波源负荷进行补偿，可应用于任何系统，如含有分布式电源和分布式非线性负荷的输配电系统。3)有源滤波器APF容量小。有源滤波器APF与滤波电抗器L并联，所承受的基波电压低，且不流过基波电流。对于含有5次及以上谐波的配电系统，有源滤波器APF的基波耐压仅为电网额定电压的4%左右，而电流约为无源滤波器谐波电流的50%。若有源调谐型混合滤波器的总谐波电流占基波电流的50%，则有源滤波部分的容量约为无源滤波器 PPF容量的 2%。4)具有分相结构，可分相独立控制，其性能不受三相LC参数不平衡的影响；可以实施谐波限流保护，由于有源滤波器APF采用调谐控制策略，在谐波过电流时，可以采取 “主动退谐”的谐波过电流柔性保护策略。
权利要求
1.一种有源调谐型混合滤波器，其特点在于包括有源滤波器APF及无源滤波器PPF， 有源滤波器APF的输出直接并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端，所述的无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L串联而成；所述的有源滤波器APF是基于IGBT器件及PWM调制技术构成的电压源逆变器。
2.根据权利要求1所述的有源调谐型混合滤波器，其特点在于所述的有源滤波器APF 的输出通过耦合变压器并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端。
3.根据权利要求1或2所述的有源调谐型混合滤波器，其特征在于，还包括电流检测器 TAl、电流检测器TA2，电压检测器TVl、电压检测器TV2和电压检测器TV3，电流检测单元I、 电流检测单元11、电压检测单元I、电压检测单元11、电压检测单元III、谐波电流检测⑵、 失谐度检测(5)、多谐波调节器(6)、加权滤波器(7)、加法单元(9)、比较单元(11)、电压调节器(12)、PWM发生及驱动(13)，电流检测器TAl的一次侧与LC无源滤波支路的滤波电抗器L外端串联，电流检测器 TAl的二次侧接入电流检测单元I中；电流检测器TA2的一次侧串联于有源滤波器APF的输出回路中，电流检测器TA2的二次侧接入电流检测单元II中；电压检测器TVl的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电容器C两端，电压检测器TV2的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电抗器L两端，电压检测器TVl的二次侧接入电压检测单元II中，电压检测器TV2 的二次侧接入电压检测单元I中；电压检测器TV3的一次侧并接于有源滤波器APF的直流侧，电压检测器TV3的二次侧接入电压检测单元III中；电压检测单元I的输出端与失谐度检测(5)的一个输入端连接；电压检测单元II的输出端与失谐度检测(5)的另一个输入端连接；电流检测单元I的输出端接入谐波电流检测 (2)中，谐波电流检测O)的输出端对应地接入加权滤波器(7)中；电流检测单元I的输出端和失谐度检测( 的输出端同时与多谐波调节器(6)的输入端对应连接，多谐波调节器(6)的输出端对应地与加权滤波器(7)的输入端连接；加权滤波器(7)的输出端与加法单元(9)的一个输入端相连；电压检测单元III与比较单元(11)的一个输入端连接；比较单元(11)的另一个输入端是软件程序中给定的直流电压参考值；比较单元(11)接入电压调节器(1 ，电压调节器 (12)的输出端与加法单元(9)的另一个输入端连接；电流检测单元II接入PWM发生及驱动(1 的一个输入端；加法单元(9)的输出端接入PWM发生及驱动(1 的另一个输入端，PWM发生及驱动(1 的输出端直接与有源滤波器APF中的IGBT器件相连。
4.一种对有源调谐型混合滤波器进行有源调谐的控制方法，其特征在于，该方法利用一种有源调谐型混合滤波器，其结构是，包括有源滤波器APF及无源滤波器PPF，有源滤波器APF的输出直接并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端，或者有源滤波器APF的输出通过耦合变压器并联于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端；所述的无源滤波器PPF包括一个滤波电容器C和一个滤波电抗器L串联而成；所述的有源滤波器APF是基于IGBT器件及PWM调制技术构成的电压源逆变器，所述的有源调谐型混合滤波器还包括电流检测器TA1、电流检测器TA2，电压检测器 TV1、电压检测器TV2和电压检测器TV3，电流检测单元I、电流检测单元II、电压检测单元I、电压检测单元II、电压检测单元III、谐波电流检测(2)、失谐度检测(5)、多谐波调节器(6)、加权滤波器(7)、加法单元(9)、比较单元(11)、电压调节器(12)、PWM发生及驱动 (13)，电流检测器TAl的一次侧与LC无源滤波支路的滤波电抗器L外端串联，电流检测器 TAl的二次侧接入电流检测单元I中；电流检测器TA2的一次侧串联于有源滤波器APF的输出回路中，电流检测器TA2的二次侧接入电流检测单元II中；电压检测器TVl的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电容器C两端，电压检测器TV2的一次侧接于无源LC滤波支路的滤波电抗器L两端，电压检测器TVl的二次侧接入电压检测单元II中，电压检测器TV2 的二次侧接入电压检测单元I中；电压检测器TV3的一次侧并接于有源滤波器APF的直流侧，电压检测器TV3的二次侧接入电压检测单元III中；电压检测单元I的输出端与失谐度检测(5)的一个输入端连接；电压检测单元II的输出端与失谐度检测(5)的另一个输入端连接；电流检测单元I的输出端接入谐波电流检测 (2)中，谐波电流检测(2)的输出端对应地接入加权滤波器(7)中；电流检测单元I的输出端和失谐度检测(5)的输出端同时与多谐波调节器(6)的输入端对应连接，多谐波调节器(6)的输出端对应地与加权滤波器(7)的输入端连接；加权滤波器(7)的输出端与加法单元(9)的一个输入端相连；电压检测单元III与比较单元(11)的一个输入端连接；比较单元(11)的另一个输入端是软件程序中给定的直流电压参考值；比较单元(11)接入电压调节器(12)，电压调节器 (12)的输出端与加法单元(9)的另一个输入端连接；电流检测单元II接入PWM发生及驱动(13)的一个输入端；加法单元(9)的输出端接入PWM发生及驱动(13)的另一个输入端，PWM发生及驱动(13)的输出端直接与有源滤波器APF中的IGBT器件相连，利用前述的有源调谐型混合滤波器，按照以下步骤实施 步骤1)将本发明的有源调谐型混合滤波器与所需进行滤波的非线性负载并联； 步骤2)通过电流检测器TA1、电压检测器TVl和电压检测器TV2，分别对无源滤波器 PPF支路中的电流、电容器电压和电抗器电压进行检测，得到对应的电流电压信号if、uc和 Ul ；步骤3)无源滤波器PPF支路中的电流if经过谐波电流检测(2)，得到拟滤除的各单次谐波电流分量ih.! ih.m ；步骤4)对无源滤波器PPF支路中电容器电压uc和电抗器电压％，通过失谐度检测(5) 分析计算出无源滤波器PPF在拟滤除谐波频率下的失谐度Clhl dh.m ；步骤5)由步骤4得到的失谐度ClklNdhm，通过多谐波调节器(6)，生成谐波补偿电流加权系数、 km ；步骤6)通过加权滤波器(7)，根据谐波电流分量‘ 、^和加权系数！^ ！^进行加权求和处理，形成有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h.Mf ；步骤7)通过电压检测器TV3，将电压检测单元III所得到有源滤波器APF的直流电压实际值Ud。与直流电压设定值Ud。.Mf，经过比较单元(11)及电压调节器(12)，将 。与 。.& 的差值进行PI调节，生成基波有功电流指令id。.Mf ；步骤8)对于有源滤波器APF的谐波补偿电流指令i。h. ref与基波有功电流指令id。. ref,通过加法单元(9)将二者进行求和运算，最终得到有源滤波器APF的指令电流iAPF_f ；步骤9)有源滤波器APF的实际输出电流经过电流检测器TA2及电流检测单元II后， 得到有源滤波器APF的实际输出电流信号iAPF.real ；步骤10)将有源滤波器APF的指令电流iAPF.,ef与有源滤波器APF的实际输出电流信号 iAPF.Mal，经过PWM发生及驱动(13)处理后，产生构成有源滤波器APF的IGBT的PWM驱动信号，即成。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述的多谐波调节器(6)与失谐度检测(5)之间接入一过流调节器(15)，还能够进行谐波限流保护，具体实施是在有源调谐型混合滤波器无过流的情况下，过流调节器输出的失谐度参考信号为0，使有源调谐型混合滤波器中的电容器C与电抗器L 二者完全调谐滤波；当有源调谐型混合滤波器发生谐波过电流时，过流调节器输出的失谐度参考信号逐步增大，通过调谐控制后使该有源调谐型混合滤波器主动脱离谐振状态，直到流过该有源调谐型混合滤波器中无源滤波器PPF支路中的电流降落到参考值以内，该方法具体包括以下步骤1)通过电流检测单元I对无源滤波器PPF支路中的电流进行检测，得到滤波器的电流信号if ；2)对电流信号if进行有效值计算，并与设定的电流参考值if.rrf比较做差；3)通过过流调节器(15)，根据步骤2)中二者的差值进行调节计算，输出一个失谐度参考信号dh.ref，当有源调谐型混合滤波器正常无过流时，过流调节器的输出dh.Mf限定为一个预设的零值；当有源调谐型混合滤波器由于某种原因发生谐波过电流时，过流调节器的输出dh.rrf逐步增大；4)由于dh.Mf的增大，多谐波调节器(6)使得滤波器主动退谐，将滤波器电流限制在电流参考值之内。
全文摘要
本发明公开了一种有源调谐型混合滤波器，将有源滤波器APF的输出直接并联(或者通过耦合变压器并联)于无源滤波器PPF的滤波电抗器L的两端。本发明还公开了一种有源调谐的控制方法，利用前述的混合滤波器，按照以下步骤实施将该支路与所需进行滤波的非线性负载并联；谐波电流检测后得到拟滤除的各单次谐波电流分量；将电容器电压和电抗器电压做差后进行PI调节，得到拟滤除谐波频率下的失谐度；将失谐度生成谐波补偿电流加权系数；形成谐波补偿电流指令；生成基波有功电流指令；进行求和得到有源滤波器APF的指令电流；将指令电流与实际输出电流信号经过PWM发生及驱动处理后，产生PWM驱动信号即成。本发明的方法效果显著、安全可靠。
文档编号H02J3/01GK102195288SQ20111013313
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者同向前, 邓亚平 申请人:西安理工大学