帶自補償功能的電流諧波發生裝置的製作方法
2023-08-04 01:37:51
專利名稱：帶自補償功能的電流諧波發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電流諧波發生裝置，具體而言涉及一種帶自補償功能的電流諧波發生裝置。
背景技術：
隨著高新技術產業的飛速發展以及傳統行業採用計算機管理技術和先進控制技術的應用，電力用戶中對電能質量敏感的負荷所佔比重越來越大，人們對供電質量和供電可靠性提出了更新、更高的要求。應運而生的用戶電力技術(Custom Power)是指把大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合起來，以用戶對電力可靠性和電能質量的要求為依據，為用戶提供所需要的電力。為改善電能質量，減小不合格電能所帶來的損失，通常的做法是在用戶和電網間安裝一些用戶電力設備(Custom Power Devices，簡稱CPD)，如有源電力濾波器(APF)、動態電壓恢復器(DVR)、動態不間斷電源(DUPS)以及統一電能質量控制器(UPQC)等。為測試這些控制設備解決電能質量問題的能力，檢驗電氣設備工作性能是否合乎要求，急需一種能夠模擬各種現實工況環境的電能質量幹擾裝置，即電流諧波發生裝置，便於測試電能質量補償裝置的補償效果和儀器、儀表的抗幹擾能力。
實用新型內容本實用新型目的在於提供一種帶自補償功能的電流諧波發生裝置，發出60次以內的諧波和諧波15到 20種合成波形，模擬各種現實工況環境的電能質量幹擾狀況，以達到測試電能質量補償裝置的補償效果和抗幹擾能力的目的。本實用新型為實現上述目的，採用如下技術方案一種帶自補償功能的電流諧波發生裝置，其特徵在於包括橋式變流器1、橋式變流器2、電解電容器3、LRC濾波器8、LRC濾波器11、電抗器7、電抗器12、控制和運算電路4、 數據採集電路5、電流傳感器9和電流傳感器10 ；其中電流傳感器9、電流傳感器10的二次線通過數據採集電路5連接到控制和運算電路4的輸入端，電抗器7、電抗器12的一端分別通過LRC濾波器8、LRC濾波器11分別與變流器1、變流器2相連，另一端通過接觸器6連接在系統母線上。上述技術方案中的橋式變流器1、橋式變流器2可以是各由3個結構相同的橋式電路和正負極母線構成，每個橋式電路都包括二個絕緣柵雙極型功率管和二個續流二極體； 其中第一絕緣柵雙極型功率管的漏極分別接第一續流二極體的陰極和正極母線，第一絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第一續流二極體的陽極、第二絕緣柵雙極型功率管的漏極、 第二續流二極體的陰極和LRC濾波器的一端，第二絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第二續流二極體的陽極和負極母線，第一、第二絕緣柵雙極型功率管的柵極分別接控制和運算電路4的控制端。[0010]上述所有技術方案中的LRC濾波器可以是由三條結構相同的濾波支路組成，每條支路都有電抗器、電容串接電阻構成，三條濾波支路的電容輸入端分別接在濾波電阻的一端，濾波電阻的另一端接在併網電抗器上。本實用新型的有益效果在於1、發出2-60次諧波，並且可以發出這些波形的合成波形，諧波電流的幅值和次數可以通過編程實現；模擬各種現實工況環境的電能質量幹擾狀態，控制方便；2、帶有自補償功能，使諧波在模擬工況環境下又不會對電網進行損害。
圖1是本實用新型的帶自補償功能的電流諧波發生裝置的電路結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖1和具體實施例，進一步闡明本實用新型；如附圖1所示，裝置是由6個IGBT構成的變流器1、6個IGBT構成的變流器2、直流電容器組3、電抗器7、電抗器12、LRC濾波器8、LRC濾波器11、電流傳感器9、電流傳感器 10、接觸器6、數據採集電路5和控制及運算電路4共同組成的。數據採集電路5控制電路4由模數轉換電路，基於DSP的控制和運算電路，驅動電路，繼電保護電路和電平轉換電路以及人機互動電路組成。當接觸器6閉合時，裝置開始工作。變流器1和變流器2各由6隻IGBT和續流二極體構成的3橋臂H結構，該結構由直流電容器3組供電，變流器1通過PI控制方法調節直流電容兩端3電壓。一般來說直流電壓越高，可發出的諧波次數越高，本裝置礙於硬體限制，選取850V作為直流側電壓。變流器2在變流器1發出諧波電流的同時發出幅值相同、 相位相同、方向相反的電流波形。使之在電網接入側電流基本不含有諧波分量。變流器1和變流器2在本裝置中作為主要執行部件，各橋臂通過PWM控制策略將直流電壓加在電抗器7和電抗器12上，從而得到諧波和補償電流。在每個開關周期控制電路都會把輸出電流信號與指令信號作比較，將誤差量加到下個開關周期的指令電流中，保證補償精度。本裝置的PWM控制策略採用Deadbeat控制算法；其硬體基礎是高性能的雙DSP實現。與模擬控制相比，數位化控制具有控制靈活、易改變控制算法和硬體調試方便等優點； 這種方法的原理是在每一個開關周期的開始時刻，採樣逆變器併網側產生的電流i，並且預測出下一周期開始時刻逆變器併網側的電流參考值j，由差值j_i計算出開關器件的開關時間，使i在下一周期開始時刻等於j。這種方法計算量較大，但其開關頻率固定、動態響應快的特點十分適用於併網逆變器的數字控制。
權利要求1.一種帶自補償功能的電流諧波發生裝置，其特徵在於包括橋式變流器(1)、橋式變流器(2)、電解電容器(3)、LRC濾波器(8)、LRC濾波器(11)、電抗器(7)、電抗器(12)、控制和運算電路(4)、數據採集電路(5)、電流傳感器(9)和電流傳感器(10);其中電流傳感器 (9)、電流傳感器(10)的二次線通過數據採集電路(5)連接到控制和運算電路(4)的輸入端，電抗器(7)、電抗器(12)的一端分別通過LRC濾波器(8)、LRC濾波器(11)分別與變流器(1)、變流器(2 )相連，另一端通過接觸器(6 )連接在系統母線上。
2.根據權利要求1所述的帶自補償功能的電流諧波發生裝置，其特徵在於所述橋式變流器(1)、橋式變流器(2)各由3個結構相同的橋式電路和正負極母線構成，每個橋式電路都包括二個絕緣柵雙極型功率管和二個續流二極體；其中第一絕緣柵雙極型功率管的漏極分別接第一續流二極體的陰極和正極母線，第一絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第一續流二極體的陽極、第二絕緣柵雙極型功率管的漏極、第二續流二極體的陰極和LRC濾波器的一端，第二絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第二續流二極體的陽極和負極母線，第一、 第二絕緣柵雙極型功率管的柵極分別接控制和運算電路(4)的控制端。
3.根據權利要求1或2所述的帶有自補償功能的電流諧波發生裝置，其特徵在於所述 LRC濾波模塊由三條結構相同的濾波支路組成，每條支路都有電抗器、電容串接電阻構成， 三條濾波支路的電容輸入端分別接在濾波電阻的一端，濾波電阻的另一端接在併網電抗器上。
專利摘要本實用新型提供一種帶自補償功能的電流諧波發生裝置，包括橋式變流器、電解電容器、電抗器、控制和運算電路、數據採集電路、電壓霍爾傳感器和濾波模塊；本實用新型所述的帶自補償功能的電流諧波發生裝置發出2到60次諧波，並且發出這些波形的合成波形，諧波電流的幅值和次數可以通過編程實現，諧波電流實際輸出與仿真波形基本相符；其抗幹擾能力強，能夠模擬各種現實工況環境的電能質量幹擾狀態，控制方便；並帶有自補償功能，使諧波在模擬工況環境下不會對電網造成損害，更不會對系統產生不良的影響。
文檔編號G01R1/28GK202305606SQ20112031366
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者姜筱鋒 申請人:江蘇德順祥電氣有限公司