本發(fā)明涉及電力電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路和方法。

背景技術(shù)：

隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，分布式能源的大量接入，電力電路的電能質(zhì)量問題日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電力設(shè)備的正常使用。其中，電壓跌落問題會造成電路中大量敏感設(shè)備工作失常，帶來無法估計(jì)的損失；而諧波電流問題會使電路損耗增加，繼保裝置誤動作等，高電壓等級的電網(wǎng)對電流諧波的要求則更高。

動態(tài)電壓恢復(fù)器串聯(lián)在電網(wǎng)和敏感負(fù)載之間，可以穩(wěn)定敏感負(fù)荷側(cè)的電壓，因此動態(tài)電壓恢復(fù)器成為解決電壓跌落問題最常用的電力設(shè)備。對于諧波電流，有源濾波器具有動態(tài)響應(yīng)快，補(bǔ)償頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，是理想的諧波抑制方法。而級聯(lián)h橋型逆變器利用疊加的電平來逼近正弦波，開關(guān)損耗小，電壓變化率低，易于模塊化，所以這種結(jié)構(gòu)被廣泛使用。

但是采用固定級聯(lián)數(shù)的動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，當(dāng)電壓補(bǔ)償量較小時，會造成直流側(cè)利用率不高的問題。而且，此時的動態(tài)電壓恢復(fù)器無法同時對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償。另外，在高電壓電路中，igbt長時間工作在高頻、高溫狀態(tài)，是易損壞的器件，因此，如何能夠進(jìn)行切除和替換故障級聯(lián)h橋型逆變單元也成為一個亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路和方法，能夠根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償，提高直流側(cè)利用率；并能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償和有源諧波電流補(bǔ)償，解決了電網(wǎng)的主電路中存在的電壓波動和諧波電流等問題，并為負(fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路包括：多個并聯(lián)的級聯(lián)h橋型逆變單元，以及，與各所述級聯(lián)h橋型逆變單元的電壓源側(cè)并聯(lián)的直流側(cè)供能單元；

各所述級聯(lián)h橋型逆變單元的輸出側(cè)分別并聯(lián)有電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)，且每個所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)的兩端分別串聯(lián)有兩個電壓支路切換開關(guān)，每個所述電流補(bǔ)償輪換開關(guān)的兩端也分別串聯(lián)有兩個電流支路切換開關(guān)；

所述直流側(cè)供能單元用于為各所述級聯(lián)h橋型逆變單元供電；

在所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路串聯(lián)在電網(wǎng)的主電路中時，通過控制所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)、電流補(bǔ)償輪換開關(guān)、電壓支路切換開關(guān)和電流支路切換開關(guān)輪換式導(dǎo)通或關(guān)斷，使得各對應(yīng)的所述級聯(lián)h橋型逆變單元對所述主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償和/或諧波電流補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，所述級聯(lián)h橋型逆變單元包括：相互并聯(lián)的第一逆變子電路、第二逆變子電路和子直流電壓源；

所述第一逆變子電路和第二逆變子電路均包括兩個串聯(lián)的逆變器，且所述第一逆變子電路上的兩個逆變器之間的連接部分、與所述第二逆變子電路上的兩個逆變器之間的連接部分之間組成所述級聯(lián)h橋型逆變單元的輸出側(cè)；

所述子直流電壓源與直流側(cè)供能單元并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述直流側(cè)供能單元包括：相互并聯(lián)的直流電壓源、逆變子單元、隔離變壓器和整流單元；

所述整流單元包括多個整流子單元，且一個所述整流子單元與一個所述子直流電壓源并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述逆變子單元包括并聯(lián)的兩條逆變支路，且每個所述逆變支路上均串聯(lián)有兩個逆變器。

另一方面，本發(fā)明還提供一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法應(yīng)用設(shè)置在電網(wǎng)的主電路中的一種動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路實(shí)現(xiàn)，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法包括：

將所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路進(jìn)行初始化設(shè)置；

檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓，并根據(jù)檢測到的所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值，確定電網(wǎng)當(dāng)前的電壓補(bǔ)償量；

若所述電壓補(bǔ)償量不為0，則根據(jù)所述電壓補(bǔ)償量所處的不同的閾值范圍，控制不同數(shù)量的所述級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，或者，控制主電路跳閘并進(jìn)行告警；

以及，若所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)募壜?lián)h橋型逆變單元，則控制該級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，所述將所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路進(jìn)行初始化設(shè)置，包括：

將所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)的初始狀態(tài)設(shè)置為閉合狀態(tài)；

以及，將所述電流補(bǔ)償輪換開關(guān)、電壓支路切換開關(guān)和電流支路切換開關(guān)的初始狀態(tài)均設(shè)置為斷開狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓，并根據(jù)檢測到的所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值，確定電網(wǎng)當(dāng)前的電壓補(bǔ)償量，包括：

檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓；

以及，計(jì)算所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值的差值的絕對值，得到所述電壓補(bǔ)償量。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述電壓補(bǔ)償量所處的不同的閾值范圍，控制不同數(shù)量的所述級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，或者，控制主電路跳閘并進(jìn)行告警，包括：

判斷所述電壓補(bǔ)償量所處的閾值范圍，其中，所述閾值范圍的編號個數(shù)與所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的級聯(lián)h橋型逆變單元的總數(shù)w相等，且各閾值范圍的上限值及下限值均隨其編號依次遞增；

若所述電壓補(bǔ)償量處于第n閾值范圍內(nèi)，則斷開任意n個所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)，并且閉合該n個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)兩端的電壓支路切換開關(guān)，使得該n個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)對應(yīng)的n個所述級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，其中，n為正整數(shù)且1≤n≤m；

若所述電壓補(bǔ)償量未處于任何閾值范圍內(nèi)，則控制主電路跳閘并進(jìn)行告警。

進(jìn)一步地，所述若所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)募壜?lián)h橋型逆變單元，則控制該級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償，包括：

若經(jīng)判斷得知動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)拈e置的級聯(lián)h橋型逆變單元，則閉合對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)钠渌壜?lián)h橋型逆變單元的電流補(bǔ)償輪換開關(guān)；

以及，閉合所述閑置的級聯(lián)h橋型逆變單元的電流補(bǔ)償輪換開關(guān)兩端的兩個電流支路切換開關(guān)，使得所述閑置的級聯(lián)h橋型逆變單元對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法還包括：

若經(jīng)檢測獲知所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元，則判斷是否全部的級聯(lián)h橋型逆變單元均發(fā)生故障；

若是，則控制主電路跳閘并進(jìn)行告警；

否則，關(guān)閉發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元的工作信號，以及，斷開該發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元的電壓支路切換開關(guān)及電流支路切換開關(guān)，并閉合該發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元的電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)，并斷開未發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元的電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)；重新檢測所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中是否存在發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路和方法，其中的電路包括：多個并聯(lián)的級聯(lián)h橋型逆變單元、與各級聯(lián)h橋型逆變單元的電壓源側(cè)并聯(lián)的直流側(cè)供能單元；各級聯(lián)h橋型逆變單元的輸出側(cè)分別并聯(lián)有電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)，且每個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)的兩端分別串聯(lián)有兩個電壓支路切換開關(guān)，每個電流補(bǔ)償輪換開關(guān)的兩端也分別串聯(lián)有兩個電流支路切換開關(guān)；直流側(cè)供能單元用于為各級聯(lián)h橋型逆變單元供電。本發(fā)明能夠根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償，提高直流側(cè)利用率；并能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償和有源諧波電流補(bǔ)償，解決了電網(wǎng)的主電路中存在的電壓波動和諧波電流等問題，并為負(fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路的示意圖；

圖2是本發(fā)明的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的級聯(lián)h橋型逆變單元si的示意圖；

圖3是本發(fā)明的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的直流側(cè)供能單元2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例中的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路的示意圖；

圖5是本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例中的輪換式4級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)器與有源濾波電路的示意圖；

圖6是本發(fā)明的一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法的一種具體實(shí)施方式的流程示意圖；

圖7是輪換式4級聯(lián)復(fù)用電路對最大電壓補(bǔ)償量為20％的輪換工作流程圖；

圖8是輪換式4級聯(lián)復(fù)用電路的故障恢復(fù)流程圖。

其中，si-級聯(lián)h橋型逆變單元；2-直流側(cè)供能單元；ki-電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)；qi-電流補(bǔ)償輪換開關(guān)；kmi-電壓支路切換開關(guān)；kai-電流支路切換開關(guān)；11-第一逆變子電路；12-第二逆變子電路；ei-子直流電壓源；sij-逆變器；e-直流電壓源；21-逆變子單元；t-隔離變壓器；22-整流單元；221-整流子單元；i為1到w中的任意整數(shù)值，j為1到4中的任意整數(shù)值；w為級聯(lián)h橋型逆變單元的總數(shù)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施例一提供了一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路的具體實(shí)施方式，參見圖1，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路具體包括如下內(nèi)容：

多個并聯(lián)的級聯(lián)h橋型逆變單元si，以及，與各所述級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓源側(cè)并聯(lián)的直流側(cè)供能單元2；各所述級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出側(cè)分別并聯(lián)有電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi，且每個所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki的兩端分別串聯(lián)有兩個電壓支路切換開關(guān)kmi，每個所述電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi的兩端也分別串聯(lián)有兩個電流支路切換開關(guān)kai；所述直流側(cè)供能單元2用于為各所述級聯(lián)h橋型逆變單元si供電。

在所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路串聯(lián)在電網(wǎng)的主電路中時，通過控制所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki、電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi、電壓支路切換開關(guān)kmi和電流支路切換開關(guān)kai輪換式導(dǎo)通或關(guān)斷，使得各對應(yīng)的所述級聯(lián)h橋型逆變單元si對所述主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償和/或諧波電流補(bǔ)償?？梢岳斫獾氖?，在應(yīng)用動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路對電網(wǎng)的主電路進(jìn)行動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波時，先將所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路進(jìn)行初始化設(shè)置；再檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓，并根據(jù)檢測到的所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值，確定電網(wǎng)當(dāng)前的電壓補(bǔ)償量；若所述電壓補(bǔ)償量不為0，則根據(jù)所述電壓補(bǔ)償量所處的不同的閾值范圍，控制不同數(shù)量的所述級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，或者，控制主電路跳閘并進(jìn)行告警；若所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)募壜?lián)h橋型逆變單元si，則控制該級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例中的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路能夠?yàn)樨?fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給，解決電壓波動和諧波電流等問題，同時根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償，提高直流側(cè)利用率；當(dāng)不是全部逆變單元進(jìn)行電壓補(bǔ)償時，其余閑置單元可進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償，提高逆變單元利用率；當(dāng)逆變單元發(fā)生故障時，能進(jìn)行切除和替換，提高逆變器sij冗余性；逆變器sij輸出端直接串聯(lián)在主電路中，減少輸出濾波器和串聯(lián)變壓器的使用，優(yōu)化了成本。

本發(fā)明的實(shí)施例二提供了上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中級聯(lián)h橋型逆變單元si的具體實(shí)施方式，參見圖2，所述級聯(lián)h橋型逆變單元si具體包括如下內(nèi)容：

相互并聯(lián)的第一逆變子電路11、第二逆變子電路12和子直流電壓源ei；所述第一逆變子電路11和第二逆變子電路12均包括兩個串聯(lián)的逆變器sij，且所述第一逆變子電路11上的兩個逆變器sij之間的連接部分、與所述第二逆變子電路12上的兩個逆變器sij之間的連接部分之間組成所述級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出側(cè)；所述子直流電壓源ei與直流側(cè)供能單元2并聯(lián)。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的級聯(lián)h橋型逆變單元si的具體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由四個逆變器sij及一個子直流電壓源ei組成，使得動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路能夠根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償。

本發(fā)明的實(shí)施例三提供了上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中直流側(cè)供能單元2的具體實(shí)施方式，參見圖3，所述直流側(cè)供能單元2具體包括如下內(nèi)容：

相互并聯(lián)的直流電壓源e、逆變子單元21、隔離變壓器t和整流單元22；所述整流單元22包括多個整流子單元221，且一個所述整流子單元221與一個所述子直流電壓源ei并聯(lián)；所述逆變子單元21包括并聯(lián)的兩條逆變支路，且每個所述逆變支路上均串聯(lián)有兩個逆變器sij。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的直流側(cè)供能單元2的具體結(jié)構(gòu)，使得動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路能夠?yàn)樨?fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給，解決電壓波動和諧波電流等問題。

為進(jìn)一步的說明本方案，本發(fā)明還提供一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路的應(yīng)用實(shí)例，參見圖4，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路具體包括如下內(nèi)容：

所述的電路主要由帶隔離的直流側(cè)供能單元2、輪換式級聯(lián)結(jié)構(gòu)組成。帶隔離的直流側(cè)供能單元2為各級聯(lián)h橋型逆變單元si提供直流電壓；輪換式級聯(lián)結(jié)構(gòu)通過電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi和電壓支路切換開關(guān)kmi、電流支路切換開關(guān)kai的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償工作和諧波電流補(bǔ)償工作；輪換式級聯(lián)h橋型逆變器sij直接串聯(lián)于主電路中。

其中，帶隔離的直流側(cè)供能單元2：是將直流電壓源e經(jīng)過逆變器sij，將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡?jīng)過隔離變壓器t和不可控的整流電路的整流單元22，又將高頻的交流電壓變?yōu)樗枰闹绷麟妷?，提供給各級聯(lián)h橋型逆變單元si。

每一級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出端都并聯(lián)一個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki；每一級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出端還并聯(lián)一個電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi；每一級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi兩端還各串聯(lián)一對和電壓支路切換開關(guān)kmi和電流支路切換開關(guān)kai。

其中，輪換式級聯(lián)h橋型逆變器sij與主電路的連接方式為：輪換式級聯(lián)h橋型逆變器sij無需連接輸出濾波器和隔離變壓器t，而是直接串聯(lián)于主電路中。

參見圖5，圖5為本發(fā)明提出的具體實(shí)例——輪換式4級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)器與有源濾波電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主要由帶隔離的直流側(cè)供能單元2、輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij結(jié)構(gòu)組成。帶隔離的直流側(cè)供能單元2為各級聯(lián)級聯(lián)h橋型逆變單元si提供直流電壓；輪換式級聯(lián)h橋型逆變器sij通過輪換選擇開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償工作和諧波電流補(bǔ)償工作；輪換式級聯(lián)h橋型逆變器sij直接串聯(lián)于主電路中。

其中：

(1)帶隔離的直流側(cè)供能單元2：是將直流電壓源e經(jīng)過逆變器sij，將直流電逆變?yōu)楦哳l的交流電，經(jīng)過隔離變壓器t和不可控的整流電路，又將高頻的交流電壓變?yōu)樗枰闹绷麟妷?，提供給各級聯(lián)級聯(lián)h橋型逆變單元si。

(2)輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij結(jié)構(gòu)：電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki分別并聯(lián)在第i個級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出端(其中i＝1,2,3,4)。

(3)輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij結(jié)構(gòu)還包括：電流補(bǔ)償輪換開關(guān)分別并聯(lián)在第i個級聯(lián)h橋型逆變單元si的輸出端(其中i＝1,2,3,4)。

(4)輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij結(jié)構(gòu)還包括：支路切換開關(guān)kmi和kai分別串聯(lián)在電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi的兩端。

(5)輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij與主電路的連接方式：輪換式4級聯(lián)h橋型逆變器sij無需連接輸出濾波器和隔離變壓器t，而是直接串聯(lián)于主電路中。

從上述描述可知，本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例中的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路能夠?yàn)樨?fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給，解決電壓波動和諧波電流等問題，同時根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償，提高直流側(cè)利用率；當(dāng)不是全部逆變單元進(jìn)行電壓補(bǔ)償時，其余閑置單元可進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償，提高逆變單元利用率；當(dāng)逆變單元發(fā)生故障時，能進(jìn)行切除和替換，提高逆變器sij冗余性；逆變器sij輸出端直接串聯(lián)在主電路中，減少輸出濾波器和串聯(lián)變壓器的使用，優(yōu)化了成本。

本發(fā)明的實(shí)施例四提供了一種應(yīng)用上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路實(shí)現(xiàn)動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法的具體實(shí)施方式，參見圖6，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法具體包括如下內(nèi)容：

步驟100：將所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路進(jìn)行初始化設(shè)置。

步驟200：檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓，并根據(jù)檢測到的所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值，確定電網(wǎng)當(dāng)前的電壓補(bǔ)償量。

步驟300：若所述電壓補(bǔ)償量不為0，則根據(jù)所述電壓補(bǔ)償量所處的不同的閾值范圍，控制不同數(shù)量的所述級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，或者，控制主電路跳閘并進(jìn)行告警。

步驟400：若所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)募壜?lián)h橋型逆變單元si，則控制該級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償。

從上述描述可知，本發(fā)明的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法能夠?yàn)樨?fù)載提供可靠穩(wěn)定的電能供給，解決電壓波動和諧波電流等問題，同時根據(jù)電壓補(bǔ)償量進(jìn)行輪換式電壓補(bǔ)償，提高直流側(cè)利用率；當(dāng)不是全部逆變單元進(jìn)行電壓補(bǔ)償時，其余閑置單元可進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償，提高逆變單元利用率。

在一種具體實(shí)施方式中，上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法中步驟100的具體實(shí)施方式，所述步驟100具體包括如下內(nèi)容：

步驟101：將所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki的初始狀態(tài)設(shè)置為閉合狀態(tài)。步驟102：將所述電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi、電壓支路切換開關(guān)kmi和電流支路切換開關(guān)kai的初始狀態(tài)均設(shè)置為斷開狀態(tài)。

在一種具體實(shí)施方式中，上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法中步驟200的具體實(shí)施方式，所述步驟200具體包括如下內(nèi)容：

步驟201：檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓。

步驟202：計(jì)算所述電網(wǎng)電壓和預(yù)設(shè)的電網(wǎng)電壓參考值的差值的絕對值，得到所述電壓補(bǔ)償量。

在一種具體實(shí)施方式中，上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法中步驟300的具體實(shí)施方式，所述步驟300具體包括如下內(nèi)容：

步驟301：判斷所述電壓補(bǔ)償量所處的閾值范圍，其中，所述閾值范圍的編號個數(shù)與所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中的級聯(lián)h橋型逆變單元si的總數(shù)w相等，且各閾值范圍的上限值及下限值均隨其編號依次遞增。

步驟302：若所述電壓補(bǔ)償量處于第n閾值范圍內(nèi)，則斷開任意n個所述電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki，并且閉合該n個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki兩端的電壓支路切換開關(guān)kmi，使得該n個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki對應(yīng)的n個所述級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償，其中，n為正整數(shù)且1≤n≤w。

步驟303：若所述電壓補(bǔ)償量未處于任何閾值范圍內(nèi)，則控制主電路跳閘并進(jìn)行告警。

在一種具體實(shí)施方式中，上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法中步驟400的具體實(shí)施方式，所述步驟400具體包括如下內(nèi)容：

步驟401：若經(jīng)判斷得知動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在未對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)拈e置的級聯(lián)h橋型逆變單元si，則閉合對電網(wǎng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)钠渌壜?lián)h橋型逆變單元si的電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi。

步驟402：閉合所述閑置的級聯(lián)h橋型逆變單元si的電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi兩端的兩個電流支路切換開關(guān)kai，使得所述閑置的級聯(lián)h橋型逆變單元si對主電路進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償。

本發(fā)明的實(shí)施例五提供了一種應(yīng)用上述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路實(shí)現(xiàn)動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法的另一種具體實(shí)施方式，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法具體包括如下內(nèi)容：

步驟a01：若經(jīng)檢測獲知所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波電路中存在發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元si，則判斷是否全部的級聯(lián)h橋型逆變單元si均發(fā)生故障；若是，則進(jìn)入步驟a02；否則，則進(jìn)入步驟a03；

步驟a02：控制主電路跳閘并進(jìn)行告警。

步驟a03：關(guān)閉發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元si的工作信號，以及，斷開該發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓支路切換開關(guān)kmi及電流支路切換開關(guān)kai，并閉合該發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi，并斷開未發(fā)生故障的級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki。

返回步驟a01。

從上述描述可知，本發(fā)明的動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法，當(dāng)逆變單元發(fā)生故障時，能進(jìn)行切除和替換，提高逆變器sij冗余性；逆變器sij輸出端直接串聯(lián)在主電路中，減少輸出濾波器和串聯(lián)變壓器的使用，優(yōu)化了成本。

為進(jìn)一步的說明本方案，本發(fā)明還提供一種輪換式級聯(lián)h橋型動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法的應(yīng)用實(shí)例，參見圖7和8，所述動態(tài)電壓恢復(fù)及有源濾波方法具體包括如下內(nèi)容：

圖7為輪換式4級聯(lián)復(fù)用電路對最大電壓補(bǔ)償量為20％的輪換工作流程圖。

(1)對最大電壓補(bǔ)償量為20％的輪換式電壓補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其具體控制如下：

1.1)電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki初始為閉合狀態(tài)，它兩端的支路切換開關(guān)kmi初始為斷開狀態(tài)，逆變器sij不進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.2)通過檢測實(shí)時的電網(wǎng)電壓us，與電網(wǎng)電壓的參考值uref進(jìn)行比較，得到所需的電壓補(bǔ)償量udvr＝|uref-us|；

1.3)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為0時，所有電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和它兩端的支路切換開關(guān)都保持初始值都保持初始值，各級聯(lián)級聯(lián)h橋型逆變單元si不進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.4)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為0＜udvr≤5％時，斷開任意一個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki，并且閉合它兩端的支路切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)1級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.5)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為5％＜udvr≤10％時，斷開任意兩個電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki，并且閉合它們兩端的支路切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)2級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.6)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為10％＜udvr≤15％時，斷開任意三個電壓補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)，并且閉合它們兩端的支路切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)3級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.7)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為15％＜udvr≤20％時，斷開全部輪換選擇開關(guān)，并且閉合它們兩端的支路切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)4級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作；

1.8)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為20％＜udvr時，主電路跳閘并報(bào)警。

(2)對最大電壓補(bǔ)償量為20％的輪換式諧波電流補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，其具體控制如下：

2.1)電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi和它兩端的支路切換開關(guān)kai初始為斷開狀態(tài)，即逆變器sij不進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.2)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為0時，各級聯(lián)級聯(lián)h橋型逆變單元si都不進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作，此時閉合全部的支路切換開關(guān)kai，全部電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi保持?jǐn)嚅_，實(shí)現(xiàn)4級聯(lián)有源濾波器進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.2)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為0＜udvr≤5％時，1級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作，此時閉合進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi。閉合其余三個未進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的支路切換開關(guān)kai，它們的電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)3級聯(lián)有源濾波器進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.3)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為5％＜udvr≤10％時，2級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作，此時閉合進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi。閉合其余兩個未進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的支路切換開關(guān)kai，它們的電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)2級聯(lián)有源濾波器進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.4)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為10％＜udvr≤15％時，3級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作，此時閉合進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi。閉合其余一個未進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作級聯(lián)h橋型逆變單元si的支路切換開關(guān)kai，它們的電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)1級聯(lián)有源濾波器進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.5)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為15％＜udvr≤20％時，4級聯(lián)動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行電壓補(bǔ)償工作，此時電壓補(bǔ)償量較大，電路以電壓補(bǔ)償為主，各級聯(lián)級聯(lián)h橋型逆變單元si的支路切換開關(guān)kai和電流補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)qi保持初始值，即斷開狀態(tài)，從而不進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償工作；

2.6)當(dāng)電壓補(bǔ)償量為20％＜udvr時，主電路跳閘并報(bào)警。

圖8為輪換式4級聯(lián)復(fù)用電路的故障恢復(fù)流程圖。

(1)以電壓補(bǔ)償為基準(zhǔn)的故障恢復(fù)控制策略，其具體步驟如下：

1.1)通過檢測級聯(lián)h橋型逆變單元si的橋臂工作信號來判斷各個級聯(lián)h橋型逆變單元si是否故障(只要級聯(lián)h橋型逆變單元si的一個橋臂故障，則判定該級級聯(lián)h橋型逆變單元si為故障級聯(lián)h橋型逆變單元si)；

1.2)當(dāng)沒有故障級聯(lián)h橋型逆變單元si時，各級級聯(lián)h橋型逆變單元si進(jìn)行正常電壓補(bǔ)償或電流補(bǔ)償工作；

1.3)當(dāng)存在故障級聯(lián)h橋型逆變單元si時，再判斷是否全部級聯(lián)h橋型逆變單元si都為故障級聯(lián)h橋型逆變單元si；

1.4)若全部級聯(lián)h橋型逆變單元si都為故障級聯(lián)h橋型逆變單元si，則主電路跳閘并報(bào)警；

1.5)若不是全部級聯(lián)h橋型逆變單元si都為故障級聯(lián)h橋型逆變單元si，則封鎖該故障級聯(lián)h橋型逆變單元si的工作信號，并斷開該故障級聯(lián)h橋型逆變單元si的所有支路切換開關(guān)，閉合電壓補(bǔ)償輪換開關(guān)ki和電流補(bǔ)償輪換開關(guān)qi，實(shí)現(xiàn)該級故障級聯(lián)h橋型逆變單元si的切除；

1.6)斷開其它級聯(lián)h橋型逆變單元si的電壓補(bǔ)償輪換選擇開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對故障級聯(lián)h橋型逆變單元si的替換，故障得到恢復(fù)；

1.7)對替換單元繼續(xù)進(jìn)行故障判斷，電路實(shí)時檢測級聯(lián)h橋型逆變單元si橋臂的工作信號，反復(fù)以上過程。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。