[发明专利]具有高导磁材料的即插即用有源电力滤波器及滤波方法

说明书

本发明公开了一种具有高导磁材料的即插即用有源电力滤波器及滤波方法，属于电力补偿器领域。该滤波器利用特制互感器一次侧串联在接入的传统大电网或微网与负载或并网点之间，其一次侧即为电网电缆或母排的一部分；无源滤波器模块分为两部分，一部分并联在靠近传统大电网或微网的一侧，另一部分并联在靠近负载或并网点的一侧，通过检测基波电流和谐波电流获得逆变器的输出控制，注入特制互感器二次侧从而改变一次侧等效阻抗。本发明根据电路叠加原理对基波和谐波进行分别设计，在电网中实现谐波隔离功能、能够实现即插即用，在不干涉电网正常运行的条件下方便装设、维护、检修和拆除，一次侧等效阻抗在宽范围内连续可调。

技术领域

本发明属于有源电力滤波器领域，更具体地，涉及一种具有高导磁材料的即插即用有源电力滤波器及滤波方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，特别是功率半导体器件和变流技术的发展，各种电力电子装置在军事、工业、生活及高新技术领域获得了越来越广泛的应用，并带来了一系列的经济效益：装置体积的减小，能量转换效率的提高，可靠性增加等等。但同时也带来一系列的问题：如谐波、电磁辐射等。谐波的出现，对传统大电网造成污染，使用电负载的应用环境恶化，并引发一系列的故障和事故。近年来，为了解决环境保护和能源短缺的双重压力，微网得到较大的发展。但由于微网在电源、负荷、能源转换单元、储能和运行状态等方面的多样性，分布式电源的间歇性和随机性，大电网和微网之间的高渗透率，微网的谐波污染问题比传统大电网的谐波污染问题要严重得多。因此，无论是传统大电网还是微网中，谐波污染问题已经成为现代电网发展的重要瓶颈之一。

无源滤波方案是目前采用得最为广泛的谐波抑制手段，具有成本低、结构简单、技术成熟等优点，但存在只能滤除特定次谐波、LC参数的设计较困难、容易产生谐振、体积和损耗大等难以克服的缺陷。为解决无源滤波器的局限性，人们做了许多研究与探索，其中具有代表意义的为有源电力滤波技术。有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置，它能对频率和幅值都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的不足，获得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的谐波补偿装置。

但是，现有的有源电力滤波器在串接入电网系统时，必须对大电网或微网的结构进行重新设计，并且在加装有源电力滤波器的电网线路时需要断电装设的时间较长，有源电力滤波器一旦发生故障，要进行维护和检修也同样必须要较长时间断开电网线路，这无疑不利于电网供电，不符合电网发展长期稳定的需求。因此，研制可以即插即用的有源电力滤波器已成为迫切的需求。

然而，为实现即插即用，接入电网的互感器一次侧只有电网电缆或母排这一匝线路，可获得的磁通密度很低且漏磁很大，磁通传递效率极低，这导致即插即用有源电力滤波器的等效阻抗调节范围很小，起不到需要的效果。为了增大即插即用有源电力滤波器的等效阻抗调节范围，采用增加互感器长度的方法又会使得设备长度变长、体积变大、成本增加，难以挂网运行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有高导磁材料的即插即用有源电力滤波器及其滤波方法，其目的在于，通过特制的空心柱状铁芯互感器解决常规的有源电力滤波器在装设、维护、检修和拆除等方面存在的困难，实现有源电力滤波器的即插即用，并利用高磁导率导磁材料的特性提高磁通传递效率，在不增加设备体积的条件下实现即插即用有源电力滤波器的一次侧等效阻抗在宽范围内连续可调，可以在电网中完成谐波隔离的功能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具有高导磁材料的即插即用有源电力滤波器，包括基波检测控制模块、谐波检测控制模块、PWM驱动控制模块、逆变器模块、特制互感器模块和无源滤波器模块；

基波检测控制模块、谐波检测控制模块的输出端与PWM驱动控制模块的输入端连接；PWM驱动控制模块的输出端与逆变器模块的输入端连接；逆变器模块的输出端和特制互感器模块的二次侧绕组连接；