高压并联式混合型电网高次谐波有源滤波装置

文章摘要：该项目利用了电力系统分析方法和信息处理技术进行装置的总体设计；有源滤波器主回路采用三相独立桥结构；信息处理采用高速数字信号处理器(DSP)和工业控制机相结合的数模混合控制技术；数据采样测量和处理环节采用首创的预整形同步采样技术;大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)元件采用软关断技术和主回路缓冲放电技术;高压有源滤波器和无源滤波器并联运行采用仿真和混合技术；高压并联式混合型有源滤波器采用电磁兼容性设计及其数字仿真技术等，保证了整套装置的技术指标的先进性和补偿功能的稳定可靠。 2 混合型补偿装置的类型并联式有源滤波器当功率容量足够大时，不仅可以快速地补偿谐波，而且也可用于补偿无功、三相不平衡以及电压

高压并联式混合型电网高次谐波有源滤波装置,标签：电源电路,电路设计,http://www.88dzw.com

　　该项目利用了电力系统分析方法和信息处理技术进行装置的总体设计；有源滤波器主回路采用三相独立桥结构；信息处理采用高速数字信号处理器(DSP)和工业控制机相结合的数模混合控制技术；数据采样测量和处理环节采用首创的预整形同步采样技术;大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)元件采用软关断技术和主回路缓冲放电技术;高压有源滤波器和无源滤波器并联运行采用仿真和混合技术；高压并联式混合型有源滤波器采用电磁兼容性设计及其数字仿真技术等，保证了整套装置的技术指标的先进性和补偿功能的稳定可靠。

2 混合型补偿装置的类型


　　并联式有源滤波器当功率容量足够大时，不仅可以快速地补偿谐波，而且也可用于补偿无功、三相不平衡以及电压的波动和闪变。有源滤波器虽在技术性能上相对于无源滤波器来说具有许多优点，但是由于它本身是一种高技术、多学科的产品，要达到同容量的无功补偿和谐波滤波，初期制造费用比无源滤波器要高得多。解决的办法是采用有源滤波器和无源滤波器相结合的混合型装置，这样能够有效地降低初期的投资费用，并提高滤波补偿的效率。混合型补偿装置有无源滤波器与并联式有源滤波器混合与无源滤波器与串联式有源滤波器复（混）合2种类型。其系统结构如图1所示。

图1 混合型补偿装置电路结构

　　在并联式混合型补偿装置中，有源滤波器的主回路采用效率高、损耗小的电压源脉宽调制(PWM)逆变器，有源滤波器的作用主要是产生补偿谐波电流的电流IC，无源滤波器主要用于补偿无功，并兼顾补偿某指定次数的谐波。这样安排的优点是可以大大减小并联式有源滤波器的容量，便于并联式有源滤波器的应用。在串联式复（混）合型补偿装置中，有源滤波器的作用是产生补偿谐波电压的电压UC，使电源侧与非线性负荷之间实现谐波隔离。其优点是可大大减小串联式有源滤波器的容量，无源滤波器既可补偿无功又可补偿谐波。其缺陷是应用于高电压等级的串联式有源滤波器的安全隔离和保护，目前在技术方面仍存在一些困难，因而只能应用于一些低电压和小容量的场合［1］。因此本课题选用了适合于高电压等级大容量场合的并联式混合型有源滤波器装置的研制。

3 总体设计方案的考虑

　　该项目研究内容主要有2点：①高电压(10kV级)、大容量（300kVA以上）有源滤波器的研究，包括有源滤波器的静态和动态特性研究，应用智能控制技术提高有源滤波器的自适应能力，实现最优补偿。②并联式混合型有源滤波器滤波技术的研究，包括无源滤波器和有源滤波器的复合连接技术及动态特性的研究。主要解决的关键问题为高电压、大容量电力有源滤波器的变流技术和谐波电流注入技术；有源滤波器和无源滤波器混合并联技术与智能控制技术。

3.1 主回路的拓扑结构

　　高电压有源滤波器主回路一般有高—高直接高压结构和高—低变压结构2种。

　　高—低变压结构的主电路，是使用降压的注入变压器，将10kV高电压经降压注入变压器变成700～1000V，然后采用电压型逆变器多重化技术实现高电压大功率的输出。这种结构的最大优点是有效解决了大功率开关器件的成本问题，因为在低电压下进行调制逆变，可以采用价格低廉的电力电子器件，同时可以降低dU/dt，有效降低装置的开关损耗。本课题采用的这种高—低变压结构的主电路，如图2所示。这种结构可以方便地从三相10kV拓展到单相27.5kV的电压等级，为电铁牵引站的谐波治理工程提供高效的补偿装置。

图2 高低变压结构主电路图

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