本发明专利技术公开了一种无电流检测的有源滤波器结构及其控制方法。通过利用瞬时无功功率理论从公共连接点处电压分离出各次谐波信号，经过PCC处谐波电压闭环控制间接产生谐波指令，而不是从负载电流或电源电流直接提取谐波指令，因此该APF相比于一般的并联型APF节省了三个电流互感器，具有一定的经济性优势，可以应用到负载电流或电源电流不可被检测的工业场合。串联电抗器接入电网使较小的谐波电流就在PCC处产生较大的谐波电压，从而提高谐波信号的检测精度，使该APF具有较好的补偿效果。该APF填补了一般并联型APF不能应用在负载电流或电源电流不能被检测的工业现场的空白，具有一定实用价值和应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网电能质量治理研究领域，涉及一种有源滤波器结构及其控制方法，尤其是。
技术介绍
APF是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，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。由于其优异的动态性能和稳态性能，APF得到了越来越广泛的关注和应用。目前有源电力滤波器主要分为以下四大类I)单独使用的并联型和串联型有源电力滤波器。电力电子类谐波源根据其特性分为电压型谐波源和电流型谐波源，并联型滤波器一般适合于电流型谐波源，而串联型滤 波器一般适合于电压型谐波源。单独使用的串联型有源电力滤波器与单独使用的并联型有源电力滤波器成对偶关系，这种滤波器对谐波呈现一个较高阻抗，起到隔离谐波的作用。这种滤波器不能进行无功补偿，功能比较单一，保护比较困难，而且一般只适合于电压型谐波源。2)其他并联型有源电力滤波器，主要包括注入式有源电力滤波器、基于单周控制的有源电力滤波器和基于谐波磁通补偿的有源电力滤波器。注入式有源电力滤波器不能动态补偿无功功率，基于单周控制的有源电力滤波器要求电网电压平衡无畸变，其稳定性对参数选定有严格要求。基于谐波磁通补偿的有源电力滤波器系统的内阻抗在很大程度上会影响滤波特性，并且很难严格满足谐波磁通补偿条件。3)混合型有源电力滤波器，主要包括并联无源和串联有源电力滤波器相结合的方案、无源和有源电力滤波器串联联接的方案和基于基波磁通补偿的串联有源电力滤波器。无源与有源电力滤波器串联联接的方案中将变压器及逆变器部分移到并联无源部分的下面，形成了一种新的拓扑结构，它跟并联无源和串联有源电力滤波器相结合的方案在原理是等效的，其滤波效果也完全一致。这三种方案的优点是可以采用较小容量的有源电力滤波器和并联无源滤波器相结合完成大容量的滤波任务。这三种方案的共同缺点是无源支路较多，且无法动态补偿无功功率。4)统一电能质量控制器(UPQC)。统一电能质量控制器包含两个逆变器，一个串联在系统中，主要起谐波隔离、电压调节以及补偿闪变和不平衡电压的作用；另一个并联在谐波源两端，主要起补偿谐波电流或负序电流和调节两个逆变器的直流母线电压的作用，该系统的缺点是结构和控制非常复杂。以上四类APF适用到不同的工业现场，互有优缺点，但都需要检测负载电流或者电源电流。然而有些工业现场如油田不具备电流检测的条件，那么以上几种APF就不能对这些工业现场进行谐波治理。以下给出检索的相关文献[I]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京机械工业出版，1998[2]Gyugyi L,Strycula E. Active AC Power Filter[J]. IEEE TransactionsonIndustry Applications,1976, Vol.12,529-535[3]K. M. Smedley, L. Zhou, C. Qiao. Unified constant-frequency integrationcontrol of active power fiIters-steady-state and dynamics[J]. IEEE Transactionson Power Electronics, 2001, 16(3):428-436[4] C. Zhang, Q. Chen, Y. Zhao, D. Li. A novel active power filter forhigh-voltage power distribution systems application[J], IEEE Transactions onPower Delivery,2007, 22(2):911-918 [5]F. Z. Peng, H. Akagi, A. Nabae. A new approach to harmonic compensation inpower system - a combined system of shunt passive and series active filters[J].IEEE Transactions on Industry Applications, 1990，26(6):983-990[6]H. Fujita, H. Akagi. A practical approach to harmonic compensationin power systems — series connection of passive and active filters[J]. IEEETransactions on Industry Applications, 1991，27 (6):1020-1025[7]D. Li, Q. Chen, Z. Jia, C. Zhang. A high-power active filtering systemwith fundamental magnetic flux compensation[J]. IEEE Transactions on PowerDelivery, 2006，21 (2):823-830[8]H. Akagi. New trends in active filters for power conditioning[J]. IEEETransactions on Industry Applications, 1996，32(6):1312-132
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供，其通过检测公共连接点的电压提取谐波信号，进而输出相应的谐波电流，具有很好的稳态补偿谐波效果和很快的动态响应速度，并且其不需要检测负载电流或者电源电流，省去了三个电流互感器。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的这种无电流检测的有源滤波器结构，包括三相串联电抗器、三相LCL接入滤波器和三相IGBT逆变桥；所述的三相串联电抗器串联接入三相电网中，一端与电网相接，另一端与非线性负载NL和三相LCL接入滤波器相连，三者形成公共连接点PCC ;所述的三相LCL接入滤波器的其中一端接于电网公共连接点PCC，另一端与三相IGBT逆变桥相连。上述的三相IGBT逆变桥由三相IGBT桥以及连接于三相IGBT桥直流侧的电容构成，三相IGBT桥与三相LCL接入滤波器相连。本专利技术还提出一种上述无电流检测的有源滤波器结构的控制方法，具体包括以下步骤I)通过电压传感器检测公共连接点PCC处的电压；2)对检测的公共连接点PCC处的电压进行瞬时无功变换，得到各次谐波的谐波指令；3)通过锁相环节运算得到三相电网电压相位信息，将直流侧电压闭环得到的幅值乘上相位信息得到稳压所需要的电流指令；4)将以上2)和3)得到的谐波指令和电流指令相叠加作为最终的控制指令，控制三相IGBT逆变桥的输出电流。5.根据权利要求3所述的无电流检测的有源滤波器结构的控制方法，其特征在于，步骤4)中，具体的实现方法是检测三相IGBT逆变桥输出电流，并将它与相应各相的控制指令做差，差值通过比例积分环节调节后与三角载波比较产生PWM信号，用以驱动各自模块的IGBT开关元件动作。本专利技术具有以下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无电流检测的有源滤波器结构，其特征在于，包括三相串联电抗器、三相LCL接入滤波器和三相IGBT逆变桥；所述的三相串联电抗器串联接入三相电网中，一端与电网相接，另一端与非线性负载NL和三相LCL接入滤波器相连，三者形成公共连接点PCC ;所述的三相LCL接入滤波器的其中一端接于电网公共连接点PCC，另一端与三相IGBT逆变桥相连。2.根据权利要求I所述的无电流检测的有源滤波器结构，其特征在于，所述的三相IGBT逆变桥由三相IGBT桥以及连接于三相IGBT桥直流侧的电容构成，三相IGBT桥与三相LCL接入滤波器相连。3.—种权利要求I所述无电流检测的有源滤波器结构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓放，张艳军，易皓，孟良，詹文达，谢亦丰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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