[发明专利]一种新型的混合有源滤波器及控制方法

说明书

本发明涉及一种新型的混合有源滤波器及控制方法。所述系统包括无源滤波模块和有源滤波模块两部分，所述新型电池系统由无源滤波模块和有源滤波模块直接串联构成。通过无源滤波模块来承担电网的基波电压，通过有源滤波模块来补偿谐波电流，能够解决传统无滤波器占地面积大、容易与交流系统阻抗引发谐振曲线的缺陷问题，从而大幅提升有源滤波装置适用的电压等级。

技术领域

本发明涉及新型电池设计领域，特别是涉及一种新型的混合有源滤波器及控制方法。

背景技术

直流系统作为交流电网中重要的谐波源，换流阀一般采用的是12脉动阀组，由于换流阀工作过程中伴随着开关阀的快速转换，因此，将伴随产生大量的谐波，这对于供电的质量影响重大。换流器的功能决定了换流的过程中将会产生大量的谐波，注入交流系统，引起交流电网畸变。目前治理LCC-HVDC系统产生的注入交流电网的谐波的常规方式是在换流站交流母线处加装无源滤波器，该方案虽能在较大程度上解决谐波注入电网的问题，但无源滤波器有其固有缺陷：滤波设备及无功补偿装置的占地面积约占换流站总面积的1/3，是换流站中最主要的占地成本之一；无源滤波器的滤波效果与交流系统的阻抗特性关系紧密，可能会在某些频率下引发谐振，加重交流系统的谐波污染；同时，无源滤波器的元件设备参数会随时间发生变化，导致调谐点偏移，影响滤波效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的混合有源滤波器及控制方法，能够解决传统无滤波器占地面积大、容易与交流系统阻抗引发谐振曲线的缺陷问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种新型的混合有源滤波器，包括：有源滤波模块和无源滤波模块，所述有源滤波模块和无源滤波模块串联连接。

可选的，所述有源滤波模块基于级联H桥结构，所述有源滤波模块包括n个级联子系统，各所述级联子系统包括一个电感和一个与所述电感串联的级联子模块。

可选的，各所述级联子模块包括4个IGBT，每两个所述IGBT通过串联形成一个桥臂，所述IGBT的集电极和另一个所述IGBT的发射极相连，所述级联子模块的两个桥臂并联后形成两个公共端，将发射极公共端连接电池的阳极，集电极公共端连接电池的阴极，所述级联子模块的接口从每组桥臂上引出，引出口位于上方所述IGBT的发射极到下方IGBT的集电极之间；各所述级联子模块由相同数目的H桥模块串联在一起，所述级联子模块一端通过串联一个电感后互联形成公共端，记为第一端口，所述第一端口与所述无源滤波模块连接；级联子模块另一端通过互联形成另一个公共端，记为第二端口。

可选的，所述无源滤波模块采用12/24次单调谐滤波器。

可选的，所述12/24次单调谐滤波器包括一组并联的12次单协调滤波器和24次单协调滤波器，所述12次单协调滤波器和所述24次单协调滤波器均包含一个电容和一个电感，所述电容和所述电感串联连接，所述电容并联的一端记为第三端口，所述第三端口与三相交流输出端连接，所述电感并联的一端记为第四端口，所述第二端口与所述第一端口连接。

一种有源滤波器模块涉及的级联H桥的控制方法，包括：

获取电网交流电压u_s、无源滤波器支路的等效阻抗Z_f、无源滤波器支路电流i_f和负荷侧电流i_L；

将所述电网交流电压u_s经过PLL锁相环，得到电网电压相角θ；所述相角用于Park变换和Park反变换；