一种有源电力滤波器补偿策略和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种新型结构的有源电力滤波器补偿装置，集成了有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）和动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer,DVR）装置的补偿特点。该策略包括：判断电网电压是否正常，若正常，通过将串联接入配电网的第一电抗器和第二电抗器分别短接来选择APF补偿模式；若不正常，通过将串联接入配电网的第一电抗器和第二电抗器分别接入电路来选择APF-VB补偿模式。通过以上根据电网电压选择补偿模式，本发明专利技术能够根据电网电压的状态合理选择补偿模式，在补偿谐波电流和无功电流的同时，还能够补偿电网的电压暂降、电压上升以及电压畸变问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子领域和电力系统领域，具体涉及一种有源电力滤波器补偿策 略和装置。
技术介绍
众所周知，随着电力电子器件在电网中广泛使用，谐波污染已然成为一个很严峻 的问题，有源电力滤波器的出现很好的解决电网谐波问题。有源滤波装置的拓扑结构是多 种多样的，其中研究和应用比较多是电容中点法的三桥臂结构和四桥臂结构。四桥臂结构 相对于三桥臂的优势是可以独立控制各个桥臂，且直流电压利用率更高一些，但劣势是N 桥臂上多了一对开关器件，且该器件的额定容量是其它桥臂的3倍左右，导致成本大大增 加。目前工业上应用比较多的是基于电容中点法三桥壁结构的补偿装置。 面对复杂且多样化的电力工业环境，有源电力滤波器的补偿容量也是多种多样， 有源电力滤波器的拓扑结构经历了从单一化到多重化的发展。针对大功率非线性负荷和无 功负荷，有源电力滤波器必须具有较大的补偿容量，才能很好地进行无功补偿和谐波抑制。 考虑到补偿容量和开关速度之间的矛盾问题，现在大都采用并联型多重化的有源电力滤波 器，该结构中功率开关器件以交互错开的方式来成倍地提高器件的等效开关频率。 配电网中出现电压暂降和电压上升一定程度的时候，有源电力滤波器就进入离网 模式，这就大大影响了补偿装置对电网的补偿性能。电网中的负荷可以模拟成金字塔结构， 底端是对于电能质量要求不太高的大多数负荷，顶端是对于电能质量要求最高的少数负 荷，补偿装置应该满足电力用户多样化的电能质量需求。对于顶端负荷或者敏感负荷，无论 在什么情况下都需要优质的电能质量。普通的有源电力滤波器一般只用来补偿谐波电流和 无功电流，如果配电网出现过电压或者电压暂降时，有源电力滤波器就进入离网模式，此时 谐波电流和无功电流将会干扰敏感负荷的正常工作。
技术实现思路
抟术问题 有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种针对不同的电网电压状态进行 不同模式补偿的有源电力滤波器补偿策略和装置。 解决方案 为了解决上述技术问题，专利技术人在研究了电网电压变化的特点后，创造性的提出 了针对不同电压状态进行动态切换补偿模式的控制策略，把不同的控制方法有机地结合起 来，形成一种复合控制策略。在补偿非线性负荷和无功负荷的同时，也可以补偿电网的电压 暂降和电压畸变问题。 根据本专利技术的一实施例，提供了一种有源电力滤波器的控制策略，包括：S101 :判 断电网电压是否正常，若正常，进入步骤S102,若不正常，进入步骤S103 ;S102 :通过将串联 接入电网的第一电抗器和第二电抗器分别短接来选择APF补偿模式；S103 :通过将串联接 入电网的第一电抗器和第二电抗器分别接入电路来选择APF-VB补偿模式。 对于上述控制策略，在一种可能的实现方式中，所述不正常的情况包括电压出现 带有相角跳变电压暂降的情况或出现电压畸变的情况或电压上升的幅值超过预设值。 对于上述控制策略，在一种可能的实现方式中，所述APF补偿模式对电网中非线 性和无功负荷进行补偿。 对于上述控制策略，在一种可能的实现方式中，所述APF-VB补偿模式对电网中非 线性和无功负荷进行补偿的同时，对电网电压进行补偿。 对于上述控制策略，在一种可能的实现方式中，还进一步包括通过将串联接入配 电网的第一电抗器短接来补偿畸变电流。 为了解决上述技术问题，根据本专利技术的另一实施例，提供了一种有源电力滤波器 补偿装置，包括：电网电压检测单元连接于电网，所述电网电压检测单元用于检测电网电压 是否正常；补偿模式选择单元连接于所述电网电压检测单元，所述补偿模式选择单元用于 根据所述电网电压检测单元的检测结果选择不同的补偿模式；所述补偿模式选择单元包括 两个断路器，通过接入或者断开电抗器来实现不同补偿模式。 对于上述补偿装置，在一种可能的实现方式中，补偿模式分为APF补偿模式和 APF-VB补偿模式，具体描述如下： 所述APF补偿模式，在电网电压正常的情况下对电网中非线性和无功负荷进行补 偿； 所述APF-VB补偿模式，在电网电压出现包括相角跳变在内的电压暂降、电压上升 以及电压畸变的情况下对电网电压进行补偿，并且对电网中非线性和无功负荷进行补偿。 对于上述控制装置，在一种可能的实现方式中，所述APF补偿模式补偿谐波电流 和无功电流； 所述APF-VB补偿模式在补偿谐波电流和无功电流的同时，补偿电网中的异常电 压。 对于上述控制装置，在一种可能的实现方式中，所述异常电压包括电压暂降、电压 上升以及电压畸变。 有益效果 通过优化多重化有源电力滤波器的拓扑结构，根据本专利技术实施例的基于多重化结 构有源电力滤波器的控制策略和装置能够在补偿谐波电流和无功电流的同时，也可以补偿 电网的电压暂降、电压上升以及电压畸变等。 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的创新特征一目了然。【附图说明】 包含在说明书中并且构成说明书的一部分附图与说明书一起示出了本专利技术的示 例性实施例、特征以及其它方面，并且用于解释本专利技术的原理。 图1示出本专利技术的主电路接线图。 图2示出本专利技术APF模式单相等效电路图。 图3示出本专利技术带有相角跳变电压暂降补偿方式。 图4示出本专利技术基于谐振式PLL的谐波电流检测法。 图5示出本专利技术APF补偿原理图。 图6示出本专利技术补偿方式和传统方式对比。 图7示出本专利技术变流器1补偿原理图。 图8示出本专利技术变流器3控制原理图。 图9不出本专利技术电压畸变时补偿方式。 图10不出本专利技术控制策略流程图。【具体实施方式】 以下将参考附图详细说明本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同 的附图标记表示功能相同或相似的元件。虽然在附图中示出了实施例的各种方面，但除非 特别指出，不必按比例绘制附图。 在这里的专用词"示例性"意为"用作例子、实施例或说明性"。这里作为"示例性" 所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。 另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于 本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。 基于上述提出的问题，本专利技术公开了一种基于多重化结构有源电力滤波器的控 制策略，该策略集成了有源电力滤波器（Active Power Filter，APF)和动态电压恢复器 (Dynamic Voltage Restorer, DVR)装置的补偿特点。即在补偿谐波电流和无功电流的同 时，也可以补偿电网的电压暂降和电压畸变问题。把不同的控制方法有机地结合起来，形成 一种复合控制策略。 本专利技术提出的基于多重化结构有源电力滤波器的控制策略分为两种模式： APF(Active Power Filter)模式和 APF_VB(Active Power Filter-Voltage Balance)模 式。 APF模式：如果配电网电压没有出现异常，APF补偿装置处于谐波和无功补偿模 式，如图1中电感Ll和L2都没有接入电网，补偿单相等效电路图如图2所示，图中V s是配 电网电压，Is是并网电流，I lciad是负载电流，i hl、ih2和i q3是补偿的谐波电流和无功电流，Z 非线性矛口 Z敏感 是非线性和敏感负载。 APF-VB模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器的控制策略，其特征在于，包括：S101：判断电网电压是否正常，若正常，进入步骤S102，若不正常，进入步骤S103；S102：通过将串联接入电网的第一电抗器和第二电抗器分别短接来选择APF补偿模式；S103：通过将串联接入电网的第一电抗器和第二电抗器分别接入电路来选择APF‑VB补偿模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：古金茂，李晓亮，张军兆，王新庆，段美珠，朱妙玲，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11