一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置的製作方法
2023-12-01 10:43:16 2
專利名稱：一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力系統或電氣化鐵道設備技術領域，涉及一種有源諧波治理和有源無功補償裝置，特別涉及一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置。
背景技術：
目前，廣泛應用於電力系統的無功補償和濾波是一種靜止的無功補償裝置。作為無功補償，是向系統內併入電容器，用流入電容器的容性電流來補償系統的感性電流，達到無功補償的目的。若要進行濾波，則在補償電容器迴路接入適當的容量的電抗器，達到過濾某次諧波的目的。其缺點是1)調整補償容量要靠投切電容器組來實現，電容器組的反覆投切，不但會影響裝置的使用壽命，也會對系統的安全帶來隱患。2)電容器組串聯電抗器， 只能過濾特定次數的諧波，(如3次、5次或7次諧波)而對其他次數的諧波可能還會有放大作用。3)當與系統參數吻合時，有發生系統諧振的危險，影響系統的安全運行。另一種靜止無功補償裝置是除並聯電容器外，再在系統中並聯一晶閘管與空心電抗器串聯迴路。通過調整該迴路的電流值，來調整總的補償容量。其缺點是晶閘管的調整可給系統帶來新的諧波分量。有源無功補償和有源濾波裝置也得到廣泛應用，但目前市場上流行的產品，大多是用大功率半導體元件產生一個將方波電壓經過疊加，構造出近似的正弦波電壓，在通過連接電抗器，接入電網，構成各種形式的逆變器。這些逆變器在構成正弦波的過程中，疊加的層數不會過高，且會存在一定的諧波。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，該補償裝置採用電流補償的原理，能夠補償無功電流和治理諧波電流，不僅結構簡單，而且計算速度快，實時性好、抗幹擾能力強。本實用新型的目的是通過以下技術方案來解決的這種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，包括控制器、主繞組和三個補償繞組，所述三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心上；所述主繞組與負載並聯，所述三個補償繞組分別連接有IGBT模塊，每個IGBT模塊的後端分別連接有直流電容器；在主繞組並聯節點的前端和後端分別串聯有電源側電流互感器和負載側電流互感器，所述電源側電流互感器和負載側電流互感器的信號線分別與控制器連接；所述主繞組的並聯節點上還連接有電壓互感器，所述電壓互感器的信號線與控制器連接；所述IGBT模塊的控制端分別與控制器連接。上述三個補償繞組分別是無功補償繞組、偶次諧波補償繞組和奇次諧波補償繞組。上述控制器由相互連接的單片機DSP和FPGA構成；所述單片機DSP分別連接電源側電流互感器和負載側電流互感器；所述FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。[0010]上述的單片機DSP還連接有液晶顯示屏。上述主繞組的一端連接於電源與負載之間，另一端接地。本實用新型採用控制器聯合控制的模式，計算速度快、反應速度快、實時性好、抗幹擾能力強，隨時根據運行參數決定三個繞組的補償策略。
圖1是本實用新型的原理示意圖；圖2是主繞組3A和三個補償繞組之間的繞制結構示意圖；圖3是本實用新型的控制圖。其中1為電源側電流互感器；2為負載側電流互感器；3為補償變壓器；3A為補償變壓器主繞組；3a為無功補償繞組；北為偶次諧波治理繞組；3c為奇次諧波治理繞組；6是鐵心；如，仙，如分別為各繞組的IGBT模塊；fe，5b，5c分別是與IGBT連接的直流電容器；7 是電壓互感器；8是控制器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述參見圖1，本實用新型的該種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，包括控制器8、主繞組3A和三個補償繞組。其中三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心6上 (如圖2所示)，形成一個補償變壓器3。主繞組與負載並聯即主繞組3A的一端連接於電源與負載之間，另一端接地。三個補償繞組分別連接有IGBT模塊(如圖中的如，仙，如)，每個IGBT模塊的後端分別連接有直流電容器(如圖中的5ajb，5c)；在主繞組3A並聯節點的前端和後端分別串聯有電源側電流互感器1和負載側電流互感器2，電源側電流互感器1和負載側電流互感器2的信號線分別與控制器8連接。主繞組3A的並聯節點上還連接有電壓互感器7，電壓互感器7的信號線與控制器8連接；IGBT模塊的控制端分別與控制器8連接。參見圖3，本實用新型的控制器8由相互連接的單片機DSP和FPGA構成；其中單片機DSP分別連接電源側電流互感器1和負載側電流互感器2 ；FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。這種控制器可預先設置控制方案和控制指標。並且單片機DSP還連接有液晶顯示屏，有顯示控制方案、運行結果和運行過程的功能。如圖所示，本實用新型的三個補償繞組分別是無功補償繞組3a、偶次諧波補償繞組北和奇次諧波補償繞組3c。這三個補償繞組各自的功能可通過控制器8進行自動切換。本實用新型的工作過程如下控制器8接受來自電源側的電流互感器的信號和來自負載側的電流互感器的信號，對信號進行分析，計算出諧波成分，諧波量(各次諧波的幅值和相位)以及無功分量等， 根據預置控制方案，確定補償和治理算法。在由控制器8輸出PWM信號，送給每個IGBT模塊的控制端，控制各補償繞組的輸出電流，使其按控制方案要求的頻率、幅值和相位輸出， 此補償電流會由主繞組3A注入線路，達到無功補償和諧波治理的目的。綜上所述，本實用新型採用電流控制的原理，主要補償無功電流和治理諧波電流。 由於既檢測負載側的電流有檢測電源側的電流，因此屬於閉環控制和治理。本實用新型具有結構簡單，運行穩定的優勢。
權利要求1.一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，其特徵在於包括控制器(8)、 主繞組(3A)和三個補償繞組，所述三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心(6)上；所述主繞組與負載並聯，所述三個補償繞組分別連接有IGBT模塊，每個IGBT模塊的後端分別連接有直流電容器；在主繞組(3A)並聯節點的前端和後端分別串聯有電源側電流互感器(1) 和負載側電流互感器O)，所述電源側電流互感器⑴和負載側電流互感器⑵的信號線分別與控制器(8)連接；所述主繞組(3A)的並聯節點上還連接有電壓互感器(7)，所述電壓互感器(7)的信號線與控制器(8)連接；所述IGBT模塊的控制端分別與控制器(8)連接。
2.根據權利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，其特徵在於所述三個補償繞組分別是無功補償繞組(3a)、偶次諧波補償繞組(3b)和奇次諧波補償繞組(3c)。
3.根據權利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，其特徵在於所述控制器(8)由相互連接的單片機DSP和FPGA構成；所述單片機DSP分別連接電源側電流互感器(1)和負載側電流互感器O)；所述FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。
4.根據權利要求3所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，其特徵在於所述的單片機DSP還連接有液晶顯示屏。
5.根據權利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，其特徵在於所述主繞組(3A)的一端連接於電源與負載之間，另一端接地。
專利摘要本實用新型涉及一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置，包括控制器、主繞組和三個補償繞組，三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心上；主繞組與負載並聯，三個補償繞組分別連接有IGBT模塊，每個IGBT模塊的後端分別連接有直流電容器；在主繞組並聯節點的前端和後端分別串聯有電源側電流互感器和負載側電流互感器，電源側電流互感器和負載側電流互感器的信號線分別與控制器連接；主繞組的並聯節點上還連接有電壓互感器，電壓互感器的信號線與控制器連接；IGBT模塊的控制端分別與控制器連接。本實用新型採用控制器聯合控制的模式，計算速度快、反應速度快、實時性好、抗幹擾能力強，隨時根據運行參數決定三個繞組的補償策略。
文檔編號H02J3/01GK202127244SQ20112024520
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者張航生 申請人:張航生