[实用新型]一种串联型有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于一种抑制电网谐波的一种装置，具体是一种串联型有源电力滤波器。

背景技术

随着电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。主要危害如下：

1、谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

2、谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。

3、谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

4、谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。

5、谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

6、谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

7、谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

8、谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

目前传统的有源电力滤波器为并联型，只适用于补偿电流型谐波源负载(如感性负载的整流)，具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述问题提供一种能对电压源型谐波源进行补偿，有效抑制注入电网的电压源型谐波源污染的串联型有源电力滤波器。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种串联型有源电力滤波器，包括电流跟随器、等效阻值发生器、变压器和整流桥电路；电流跟随器的输入端与交流电源连接，输出端与等效阻值发生器连接；等效阻值发生器与变压器和整流桥电路连接。所述的有源电力滤波器串联在交流电源与负载之间。所述的电流跟随器包括电压放大器、乘法运算器、滞环控制器；电压放大器的输入端与交流电源连接，输出端与乘法运算器连接；乘法运算器输入端与电压放大器连接，输出端与滞环控制器连接；滞环控制器输入端与乘法运算器和除法器输出端连接；所述的等效阻值发生器包括除法器和指令电压运算电路；指令电压运算电路的输入端与变压器连接，输出端与除法器连接；整流桥电路的输入端串联在交流电源与负载之间与变压器相连；变压器串联交流电源与负载之间与等效阻值发生器中的指令电压运算电路相连。

本实用新型的控制目标是控制电源电流与电源电压满足同频同相的正弦波。有源电力滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现动态跟踪补偿。将有源电力滤波器串联在交流电源与负载之间，把有源电力滤波器和谐波负载一起看作一个等效电阻Re,通过电路让电源电压满足Us＝Re*is。(即电源电压与电源电流成线性关系。)由于电源电压和电源电流在非线性负载的作用下通常是不同相的，因此，关健就是获取动态的等效电阻Re。电源输出的有功功率Ps应等于串联型有源电力滤波器吸收的有功功率Papf和非线性负载吸收的有功功率Pl之和，(即Ps＝Pl+Papf)。

本实用新型的工作原理如下：

(1)当系统处于稳态时，串联型有源电力滤波器与电源和负载之间不发生有功功率的交换，仅提供负载所需的谐波和无功功率。因此在一个工频周期内，串联型有源电力滤波器的直流侧电容储能不发生改变，即电容电压Uc的平均值保持不变，此时负载电流(输出电流)Id的平均值和电源电流的有效值Is存在线性关系；

(2)当系统负载功率增加(Pl>0)，(即负载电阻R减小)，则负载吸收的能量增加，这时串联型有源电力滤波器瞬时向负载提供能量，起到缓冲电源的作用。串联型有源电力滤波器发出有功功率，即(Papf<0),电容处于放电状态，即电容电压Uc的平均值下降，此时整流桥输出的滤波后负载电流(输出电流)Id增大；

(3)当系统负载功率减少(Pl<0)，(即负载电阻R增大)，则负载瞬时吸收的能量也减少，串联型有源电力滤波器吸收有功功率，即(Papf>0),电容处于充电状态，即电容电压Uc平均值增加，此时整流桥输出的滤波后负载电流(输出电流)Id下降。