[发明专利]用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统及方法

说明书

本发明属于电力设备的技术领域，公开了一种用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统，包括无源电力滤波器单元，所述无源电力滤波器单元的一端接入电网，另一端与有源电力滤波器单元串联，所述有源电力滤波器单元的两端还与限压模块并联在一起，所述限压模块用于限定有源电力滤波器单元两端的电压不超过其能承受的电压上限。本发明公开了一种用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统的自励启动控制方法。本发明的整体结构简单，实现方便，成本低廉。

技术领域

本发明涉及电气设备的技术领域，尤其涉及一种用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统及方法。

背景技术

随着级联H桥拓扑结构的快速发展，使得级联H桥结构的混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter，HAPF)能替代传统两电平或三电平结构的HAPF应用在中高压甚至特高压的场合。HAPF结合了无源滤波器和有源滤波器的优点，无源滤波器PF承担了大部分电网基波电压，有源滤波器APF则只专注于谐波电流的补偿，从而大幅提升了装置的适用电压等级，在工程应用中被广泛采用。

李双健，杜夏冰，贾秀芳等在《一种应用于LCC高压直流输电的级联H桥混合型有源滤波器》(电网技术，2020(5))，以及李双健，贾秀芳，季一鸣等《基于MMC拓扑的混合型滤波器设计及其在LCC-HVDC中的应用》(电力自动化设备，2020，40(6):115-120)中对级联H桥混合型APF应用于LCC-HVDC场合进行了探讨，阐述了HAPF的拓扑结构、工作原理、控制策略、补偿性能和稳定性等内容；余攀，瞿李锋，杨泽洲等《级联H桥混合型有源电力滤波器直流电压控制》(中国电机工程学报：2019,39(16):1866～4875)中对级联H桥混合型APF的直流电压控制策略进行了仿真及样机验证。然而，在级联H桥HAPF的启动方式研究上，尚属空白。

级联H桥HAPF的启动方式可分为他励启动和自励启动。针对级联H桥结构，他励启动时需要提供多个相互独立的直流启动电源，虽然控制简单但成本较高。而自励启动的难点在于HAPF结构中，有源滤波器部分通常仅承受很小一部分的并网点电压，因此需准确控制启动过程中APF由不控整流转为可控整流的时间，否则APF会有直流过压的风险，危害装置的安全性。实际上，根据缓启电阻值和直流侧支撑电容值的不同，APF直流电压的建立时间需十毫秒级到百毫秒级，因此对控制系统的实时性要求较高，尤其某些实际应用的级联H桥结构还涉及到H桥模块的直流电压取电问题，所以迫切需要设计一种对控制时间不敏感，且性价比较高的自励启动控制系统。

发明内容

本发明提供了一种用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统，解决现有HAPF结构再自励启动过程中，由于APF直流电压的建立时间短，对控制系统的实时性要求较高等等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于混合型有源电力滤波器的自励启动控制系统，包括无源电力滤波器单元，所述无源电力滤波器单元的一端接入电网，另一端与有源电力滤波器单元串联，所述有源电力滤波器单元的两端还与限压模块并联在一起，所述限压模块用于限定有源电力滤波器单元两端的电压不超过其能承受的电压上限。

进一步，所述限压模块包括串联在一起的限压电容C及限压电容开关QF4。

进一步，所述无源电力滤波器单元包括串联在一起的无源电力滤波器PF和并网柱开关QF0，其一端接入电网，另一端与所述有源电力滤波器单元连接；

所述有源电力滤波器单元包括串联在一起的并网主开关QF2、有源电力滤波器APF、以及并联的缓启电阻R和缓启旁路开关QF3，所述有源电力滤波器APF单元的两端还与旁路开关QF1并联。

进一步，所述限压电容C的参数设定根据有源电力滤波器APF所能承受的电压上限而定。

进一步，所述无源电力滤波器PF设置为单调谐无源电力滤波器、二阶高通无源电力滤波器或者C型高通无源电力滤波器；