[发明专利]一种串联混合型滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电力滤波器技术领域，更具体地，涉及一种串联混合型滤波器。

背景技术

随着电子学、电工原理和自动控制三大学科的发展，建立在此三者之上的电力电子技术得到了广泛的发展和应用。因为电力电子装置的非线性特征，必将给电力系统带来大量谐波干扰和低功率因数问题。无源滤波器由于成本低、使用简单是目前应用最多的解决谐波问题的方式，但是由于系统的等效阻抗对无源滤波器的滤波效果有很大的影响，很容易出现谐振现象，而且无源滤波器要达到预期的滤波效果需要针对不同次数的谐波分别进行设计，无源滤波器的滤波支路数较多，这导致其体积很大。为了克服无源滤波器的这些缺点，人们提出了有源电力滤波器的概念。结合有源和无源滤波器的优点，目前根据拓扑结构主要研究的有三种有源滤波器：传统的并联型有源电力滤波器，混合型有源电力滤波器和统一电能质量调节器。

在这三种有源电力滤波器中，串联混合型有源电力滤波器因成本低、滤波效果好，降低了谐振发生的可能性而备受关注。目前研究较多的串联混合型有源电力滤波器主要有以下四种：

(1)并联无源和串联有源的组合系统(SHAPF I)。代表性的论文有：F.Z.Peng，H.Akagi，A.Nabae.A New Approach to Harmonic Compensation in Power System-A Combined System of Shunt Passive and Series Active Filters.IEEE Trans.Industry Applications，1990，26(6)：983～990。

(2)基于正弦电流控制的串联型有源滤波器(SHAPF II)。代表性的论文有：J.W.Dixon，G.Venegas，and L.A.Moran.A series active power filter based on a sinusoidal current-controlled voltage-source inverter.IEEE Trans.Ind.Electron.，vol.44，no.5，pp.612～620，Oct.1997。

(3)基于基波磁通补偿的有源滤波器(SHAPF III)。代表性的论文有：Dayi Li，Qiaofu Chen，Zhengchun Jia，Jianxing Ke.A novel active power filter with fundamental magnetic flux compensation.IEEE Transactions on Power Delivery，19(2):799-805，2004。

(4)一种新型串联混合型有源电力滤波器(SHAPF IV)。代表性的论文有：李达义，杨凯，孙玉鸿，熊博.一种新型串联混合型有源电力滤波器.电力系统自动化，2015，06:82-87。

这些混合型有源电力滤波器采用较小容量的有源滤波器和并联无源滤波器相结合完成大容量的滤波任务；其中的串联型有源滤波器部分不是直接补偿谐波而是起提高系统的谐波阻抗的作用，从而使谐波流入无源支路。

上述第一种和第二种串联混合型滤波器的串联部分等效为一个固定值K，因此无法保证在高次谐波时串联部分的阻抗远大于无源滤波器的等效阻抗，所以无源滤波器不仅需要设计5、7次(对三相系统而言)滤波支路，还需要设计高通滤波支路。而第三种和第四种串联混合型有源电力滤波器(SHAPF III和SHAPF IV)的串联部分的等效阻抗非常大，而且与谐波次数和频率成正比，所以系统等效谐波阻抗大大增加了，在这种情况下，系统的无源滤波器部分就可以考虑重新设计，而且根据这个特点系统的无源滤波器部分可以大为简化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种串联混合型滤波器，旨在解决普通的串联混合型有源滤波器的无源滤波单元数量多且设计复杂的问题，同时能够达到很好的滤波效果。