一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置的製作方法

2023-05-29 21:55:41

專利名稱：一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置，屬於電能質量控制領 域。
背景技術：
近年來，電力電子裝置和非線性負載的普遍使用，使諧波電流和無功電流大量注 入電網，嚴重威脅電網和電氣設備的安全運行與正常使用，對諧波無功進行濾波和補償已 被人們越來越重視。使用無源濾波裝置來解決無功和諧波問題存在許多缺點。如無源濾波器的設計大 多針對特定頻率的諧波，只能濾除特定次諧波，存在著與電網發生諧振的可能性；並且對電 網阻抗和頻率變化十分敏感；體積大、損耗大等等。為解決這一問題，人們做了許多研究與 探討，其中具有代表意義的是有源電力濾波器。從目前國外的使用情況來看，利用有源電力 濾波器進行諧波和無功補償是今後的一個發展趨勢。有源電力濾波器是一種動態抑制諧波和補償無功的電力電子裝置，它能對頻率和 大小都變化的諧波和無功進行補償，可以彌補無源濾波器的缺點，獲得比無源濾波器更好 的補償特性，是一種理想的補償諧波裝置。作為有源電力濾波器，其基本原理是檢測負載諧波，注入反相諧波，以諧波的相互 抵消達到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個電流模式控制的電壓源逆變器。輸出 電流是通過逆變器輸出的電壓作用在輸出電感上產生的。圖1為現有的有源電力濾波器負 載電流檢測、處理原理框圖，由於負載電流是根據最大負荷設計的，實際投運過程當中由於 負載的變化，檢測得到的負載電流可能較小，勢必造成A/D採樣信號較小。儘管有些負載所 產生的諧波電流較大，但是和負載的基波電流相比仍然所佔比例較小，諧波電流與基波電 流相疊加經過採樣和A/D轉換後從中提取出的諧波電流信號的解析度會比較低，故採樣到 的諧波電流與傳感器量程相比會太小，引起失真，從而影響有源電力濾波器的補償效果。目 前，為了解決這個問題會採用信號放大的辦法，但是A/D轉換器的輸入範圍僅為5V左右，因 此不能將信號放大倍數提高太多。
發明內容本發明的目的是提供一種能夠準確檢測並濾波有源電力濾波器中諧波電流的裝置。為達到上述目的，本發明採用技術方案是一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置，包括與電網連接的輸出電抗器、 與該輸出電抗器連接的有源電力濾波器的功率單元、與該功率單元連接的驅動電路、其特 徵在於還包括兩相坐標系變換模塊、用於將三相負載電流變換為兩相坐標系即d_q坐標系下的 二相負載電流，其中兩相坐標系是與電路中電壓矢量同步旋轉，旋轉角頻率為；[0010]低通濾波模塊、用於將兩相坐標系變換模塊輸出的二相負載電流中d、q分量各自 的諧波分量電流濾除，從而獲得的基波分量電流；三相坐標系變換模塊、用於將經低通濾波模塊處理後的基波分量電流變換為三相 坐標系下的三相負載電流的基波分量電流；PWM生成模塊、用於產生控制有源電力濾波器的功率單元的脈衝寬度調製信號；減法器、用於將三相負載電流與三相坐標系變換模塊輸出的基波分量電流相減， 獲得諧波信號電流。上述技術方案中的有關內容解釋如下1、上述方案中，一個諧波模數轉換器位於所述減法器與PWM生成模塊之間；一個 負載模數轉換器與兩相坐標系變換模塊的輸入端連接；一個基波模數轉換器、位於三相坐 標系變換模塊與減法器之間。2、上述方案中，一個諧波電流放大器位於所述減法器與PWM生成模塊211之間，該 諧波電流放大器用於將諧波信號電流進行放大，獲得三相負載電流諧波信號。由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點和效果1、本實用新型在得到負載電流的基波分量，並將基波分量反饋到諧波電流檢測環 節，從而降低諧波電流檢測的失真，提高諧波電流補償效果。2、本實用新型通過硬體把負載電流中的基本分量進行分離，將所得諧波電流信號 單獨進行放大並進行模數轉換，從而提高了諧波電流檢測的解析度，改善了諧波電流的補 償效果。3、本實用新型諧波電流直接由三相負載電流得到，不需要做任何計算，避免了數 字計算過程中的捨入誤差，提高了諧波電流的檢測精度。4、本實用新型在三相坐標系變換模塊中加入了算法延時補償功能，可以對軟體算 法所產生的延時進行補償，從而使輸出電流的基波分量更加準確。

附圖1為現有的有源電力濾波器結構框圖；附圖2為本實用新型中有源電力濾波器結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置，如附圖1所示，包括與 電網連接的輸出電抗器215 ；與該輸出電抗器215連接的有源電力濾波器的功率單元214 ；與該功率單元214連接的驅動電路213 ；兩相坐標系變換模塊205、用於將三相負載電流變換為兩相坐標系即d_q坐標系 下的二相負載電流，其中兩相坐標系是與電路中電壓矢量同步旋轉，旋轉角頻率為；低通濾波模塊206、用於將兩相坐標系變換模塊205輸出的二相負載電流中d、q分 量各自的諧波分量電流濾除，從而獲得的基波分量電流；三相坐標系變換模塊207、用於將經低通濾波模塊206處理後的基波分量電流變換為三相A-B-C坐標系下的三相負載電流的基波分量電流；PWM生成模塊211、用於產生控制有源電力濾波器的功率單元214的脈衝寬度調製
信號；減法器217、用於將三相負載電流與三相坐標系變換模塊207輸出的基波分量電 流相減，獲得諧波信號電流；一個諧波模數轉換器210位於所述減法器217與PWM生成模塊211之間；一個負 載模數轉換器204與兩相坐標系變換模塊的輸入端連接；一個基波模數轉換器208、位於三 相坐標系變換模塊207與減法器217之間；一個諧波電流放大器209位於所述減法器217與PWM生成模塊211之間，該諧波 電流放大器209用於將諧波信號電流進行放大。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之 內。
權利要求一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置，包括與電網連接的輸出電抗器(215)、與該輸出電抗器(215)連接的有源電力濾波器的功率單元(214)、與該功率單元(214)連接的驅動電路(213)、其特徵在於還包括兩相坐標系變換模塊(205)，用於將三相負載電流變換為兩相坐標系即d-q坐標系下的二相負載電流，其中兩相坐標系是與電路中電壓矢量同步旋轉，旋轉角頻率為ωs；低通濾波模塊(206)，用於將兩相坐標系變換模塊(205)輸出的二相負載電流中d、q分量各自的諧波分量電流濾除，從而獲得的基波分量電流；三相坐標系變換模塊(207)，用於將經低通濾波模塊(206)處理後的基波分量電流變換為三相(A-B-C)坐標系下的三相負載電流的基波分量電流；PWM生成模塊(211)，用於產生控制有源電力濾波器的功率單元(214)的脈衝寬度調製信號；減法器(217)，用於將三相負載電流與三相坐標系變換模塊(207)輸出的基波分量電流相減，獲得諧波信號電流。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一個諧波模數轉換器(210)位於所述減 法器(217)與PWM生成模塊(211)之間；一個負載模數轉換器(204)與兩相坐標系變換模 塊(205)的輸入端連接；一個基波模數轉換器(208)位於三相坐標系變換模塊(207)與減 法器(217)之間。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一個諧波電流放大器(209)位於所述減 法器(217)與PWM生成模塊(211)之間，該諧波電流放大器(209)用於將諧波信號電流進 行放大。
專利摘要本實用新型涉及一種有源電力濾波器的諧波電流檢測濾波裝置，包括兩相坐標系變換模塊，用於將三相負載電流變換為兩相坐標系即d-q坐標系下的二相負載電流，其中兩相坐標系是與電路中電壓矢量同步旋轉，旋轉角頻率為ωs；低通濾波模塊；三相坐標系變換模塊，用於將經低通濾波模塊處理後的基波分量電流變換為三相坐標系下的三相負載電流的基波分量電流；PWM生成模塊；減法器，用於將三相負載電流與三相坐標系變換模塊輸出的基波分量電流相減，獲得諧波信號電流。本實用新型具有精確檢測並濾波有源電力濾波器中諧波電流的優點。
文檔編號H02J3/01GK201583584SQ20092035043
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者吳祥興, 湯玉明 申請人:蘇州工業園區和順電氣股份有限公司