CN201985526U - 并联型混合滤波补偿装置 - Google Patents

Abstract

本并联型混合滤波补偿装置包括无源滤波器和有源电力滤波器，所述无源滤波器与有源电力滤波器并联接入电网。本实用新型适用于工业、商业和机关团体的配电网中，保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命，减少设备损坏等之用。

Description

并联型混合滤波补偿装置

技术领域

本实用新型涉及谐波治理自动控制技术领域，特别是涉及一种并联型混合滤波补偿装置。

背景技术

对于谐波的治理，无源滤波器（即传统的LC单调谐滤波）是比较成熟的产品，但它只能滤除特定的谐波次数，因此对于谐波容量大、范围广、变化较快等工况的负荷滤除效果较差。有源电力滤波器（APF）是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备，集动态滤波、动态电流补偿、动态无功功率补偿于一体，其性能优异、滤波效率高、滤波范围广、动态响应快、体积小、滤波效果不受系统变化的影响，但由于其容量限制和价格原因，造成工程推广应用的局限。

发明内容

本实用新型的目的旨在：针对无源滤波器只能滤除特定的谐波次数，对于谐波容量大、范围广、变化较快等工况的负荷滤除效果较差，而有源电力滤波器由于容量限制和价格原因，造成工程推广应用局限的现状，进而提供了一种并联型混合滤波补偿装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括动态无源滤波器和有源电力滤波器，所述无源滤波器与有源电力滤波器并联接入电网。

进一步地，所述的无源滤波器是由电感器、电阻和电容串联构成的滤波电路。

进一步地，所述的无源滤波器与电网间串联有晶闸管。

进一步地，所述的有源电力滤波器为电压型有源电力滤波器，其主电路由逆变器构成，储能元件为并联在逆变器上的电容，所述逆变器串联一电感器后并联接入电网。

所述的有源电力滤波器的接入点位于无源滤波器与供电电源之间的连接线，信号电流的取样点位于无源滤波器与谐波负载源之间的连接线上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的并联型混合滤波装置融合了动态无源滤波技术和有源谐波补偿技术，具有滤波容量大，滤波范围广、滤除效率高，适时跟踪和响应的特点，可高效滤除负载谐波，抵制系统振荡，提高电网的稳定性，同时取得明显的节能降耗和供电设备增容的效果，具有较强的工程实用性和很高的产品性价比。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型的试验系统图；

图3为试验一中单投5次低压无源滤波支路后的谐波频谱图；

图4为试验一中单投有源滤波装置后的谐波频谱图；

图5为试验一中同时投入有源滤波装置和低压无源滤波装置的5次支路后的谐波频谱图；

图6为试验二中不投滤波装置时的谐波频谱图；

图7为试验二中单投7次低压无源滤波支路后的谐波频谱图；

图8为试验二中单投有源滤波装置后的谐波频谱图；

图9为试验二中同时投入有源滤波装置和低压无源滤波装置的7次支路后的谐波频谱图。

具体实施方式

下面结合附图1～9和实施例对本实用新型作进一步说明。

结合图1说明本实用新型的并联型混合滤波补偿装置包括无源滤波器1和有源电力滤波器2，图1中连接在电网右侧的电路为系统中的谐波源，其在工作过程中产生大量的谐波，所述无源滤波器1与有源电力滤波器2并联接入电网。

无源滤波器1是由电感器L₁、电阻R₁和电容C₁串联构成的滤波电路，无源滤波器1由图1中D₁晶闸管无触点开关投切。有源电力滤波器2为电压型有源电力滤波器，其主电路由逆变器UI构成，储能元件为并联在逆变器UI上的电容C₂，逆变器UI串联—电感器L₂后并联接入电网。

无源滤波器1（FC）对主要特征次数的谐波电流，设置专门LC串联支路，使该支路对某次数谐波呈低阻抗（比系统阻抗还低）。因电流总是流向低阻抗，因此这个特征谐波电流流向专门LC支路，而不会流向系统引起系统污染。 以此达到滤除谐波电流，使公共点电压畸变减小的目的。同时，该装置可向系统提供容性无功功率，以提高系统功率因数。低压有源滤波器（APF）实时检测电网负载电流，快速分离出谐波电流，由IGBT生成一个与谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，注入到低压母线以抵消负载谐波电流。从而使流向系统的电流是一个理想的交流正弦波形。并联型混合滤波器将无源滤波器（FC）与低压有源滤波器（APF）二部分并联接入电网，共同完成补偿滤波任务。无源滤波器（FC）包括多组单调谐支路，主要吸收特征低次谐波。低压有源滤波器（APF）补偿小容量的高频次谐波，因而容量不需很大，使谐波补偿和滤除的效果大大增加。

并联型混合滤波补偿器试验系统（参见图2）主要由谐波负载源13、30A有源滤波装置11（有源滤波装置可任意设置滤波次数）、低压无源滤波装置12、配电柜等组成。谐波负载源13为三相全不控整流装置，系统电压为380V，其中，图2 中的a表示谐波测试仪的测试点位置。所述的有源电力滤波补偿装置11的三相通过控制开关QF3的接入点位于低压无源滤波装置12与380V供电电源之间A、B、C点，有源电力滤波装置11的信号电流的取样点（CT1、CT2、CT3）位于低压无源滤波装置12与谐波负载源之间的连接线上，通过信号取样用于对整个系统的实际电能参数与补偿后参数进行对比控制。

试验如下：

试验一、调整负载，将5次谐波电流调至32A，按如下步骤进行有源滤波装置11与低压无源滤波装置12的5次支路配合使用的试验（在进行以下试验时，串联电抗器均处于短接状态）。

（1）、有源滤波装置11不投入运行，将低压无源滤波装置12的5次滤波支路投入运行，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图3所示，可知单投入5次无源滤波支路后，系统中的5次谐波电流由32A降至17.2A，谐波滤除率为46.3%，其它次数的谐波基本未滤除；

（2）、将有源滤波装置11投入运行，低压无源滤波装置12的5次滤波支路退出，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图4所示，可知单投有源滤波装置11后，各次谐波的大部分均被滤除，总的谐波畸变率大大降低，由于此时总的谐波电流值已超过30A，因此有源滤波装置11处于限流工作状态；

（3）、将有源滤波装置11与低压无源滤波装置12的5次滤波支路一起投入运行，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图5所示，可知同时投入有源滤波装置11和无源滤波支路后，滤波效果较前两次均有提高，且两台设备均能正常工作。

试验二、调整负载，将7次谐波电流调至8A，按如下步骤进行有源滤波装置11与低压无源滤波装置12的7次支路配合使用的试验（在进行以下试验时，串联电抗器均处于短接状态）。

（1）、有源滤波装置11与低压无源滤波装置12均不投入运行，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图6所示；

（2）、有源滤波装置11不投入运行，将低压无源滤波装置12的7次滤波支路投入运行，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图7所示，可知单投入7次无源滤波支路后，系统中的7次谐波电流由8A降至2.1A，谐波滤除率为26%，其它次数的谐波基本未滤除；

（3）、低压无源滤波装置12的7次滤波支路退出，将有源滤波装置11投入运行，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图8所示，可知单投有源滤波装置11后，各次谐波大部分均被滤除。

（4）、将有源滤波装置11与低压无源滤波装置12的7次滤波支路一起投入，此时用FLUKE仪器在电源侧进行测试，测试结果如附图9所示，可知同时投入有源滤波装置11和低压无源滤波装置12的7次支路后，各次谐波大部分均被滤除，总的谐波畸变率大大降低。

Claims (5)

1. 一种并联型混合滤波补偿装置，其特征在于：它包括无源滤波器（1）和有源电力滤波器（2），所述无源滤波器（1）与有源电力滤波器（2）并联接入电网。

2.根据权利要求1所述的并联型混合滤波补偿装置，其特征在于：所述的无源滤波器（1）是由电感器、电阻和电容串联构成的滤波电路。

3.根据权利要求2所述的并联型混合滤波补偿装置，其特征在于：所述的无源滤波器（1）与电网间串联有晶闸管。

4.根据权利要求1所述的并联型混合滤波补偿装置，其特征在于：所述的有源电力滤波器（2）为电压型有源电力滤波器，其主电路由逆变器构成，储能元件为并联在逆变器上的电容，所述逆变器串联一电感器后并联接入电网。

5.如权利要求1所述的并联型混合滤波补偿装置，其特征在于：所述的有源电力滤波器（2）的接入点位于无源滤波器（1）与供电电源之间的连接线，信号电流的取样点（CT1、CT2、CT3）位于无源滤波器（1）与谐波负载源之间的连接线上。

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