CN104269841A - 一种直流电网整流谐波抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种直流电网整流谐波抑制装置，包括谐波电流传感模块、谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块、浮动电源模块、安全保护模块，其中谐波电流传感模块的一端与整流发电机组的极母线连接，谐波电流传感模块的另一端依次与谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块连接；补偿电流注入模块分别与逆变器驱动信号产生模块、安全保护模块连接，且补偿电流注入模块还连接在极母线上；浮动电源模块与逆变器模块连接，浮动电源模块两端与极母线、中性母线连接。本发明可抑制较宽频段范围内的高次电流谐波，尤其适用于电压幅度变化较大的直流电网。

Description

一种直流电网整流谐波抑制装置

技术领域

本发明涉及电力系统中的谐波治理领域，具体涉及一种直流电网整流谐波抑制装置。 

背景技术

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在军事及民用领域应用日益广泛，如交流－直流变换中广泛使用的整流器一般由可控的电力电子器件如晶闸管、IGBT等构成桥路，承担功率输出并使输出电流换向。此过程中将产生整流谐波。一般来讲，交流端工作频率为f的整流器，在一个交流电时间周期内，若其输出直流电流的脉动次数为m，则输出中的最低谐波频率为mf。谐波所造成典型危害包括降低电能的生产、传输和利用效率，使电器设备过热、产生振动和噪声并使绝缘老化，缩短电器使用寿命，另外谐波对通信设备和敏感电子设备会产生严重干扰。 

目前电力系统谐波抑制的一个重要趋势，是采用有源滤波方法。电力有源滤波方法采用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等，相位相反的电流，达到实时抵消谐波电流的目的。其基本思想在20世纪60年代就已经形成。20世纪70年代，日本学者H. Sasaki和T. Machida完整描述了该方法的基本原理。1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strychla提出了采用脉冲宽度调制控制的谐波有源抑制系统，确定了主电路的结构和基本控制方法，从原理上阐明了谐波有源抑制装置是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理。然而，20世纪70年代由于缺少大功率高速可关断器件，谐波有源抑制方法除了在实验室开展相关研究以外，几乎没有得到实际应用。进入20世纪80年代以来，随着新型半导体器件的出现及PWM技术的发展，针对传统交流供电系统中叠加于基波上的谐波的滤除，谐波有源抑制理论及装置已日趋完善，针对直流输电系统的有源抑制方法的理论探讨和工程尝试比交流输电系统更晚，文献资料显示，对直流输电系统的谐波有源抑制方法，最早出现于1989年Minnesota大学的学者的论文中。由于该类谐波抑制装置一般应用于民用大容量高压直流输电网络，因此其研究热点主要集中于如何保证装置的功率容量，这些谐波抑制装置的工作频段集中于1kHz以下；另外由于高压直流输电属于新兴技术，虽发展迅速，然而目前电站数量有限，因此该类谐波抑制装置尚无广阔的市场需求，尚未形成研究热点，其关键技术基本被国外公司如ABB、Siemens和Alstom等垄断，技术资料较少。目前，上述三大公司均已研制出完整的高压直流输电交直流滤波装置并投入实际运行。1993年，ABB公司对于已有高压直流输电系统无源滤波装置进行了有源改造，它承建的Konti-Skan 高压直流输电工程跨越Kattegatt海峡联接瑞典和丹麦电网，位于瑞典一方的Lindome换流站在世界上第一次采用了有源直流滤波器滤波技术。 

公开号为CN101651347B的专利文献公开了一种并联型有源电力滤波器，该电力滤波器适用于三相中频电网系统或工频电网系统，以上系统均为交流电网系统，与本发明装置相比，它无法用于直流电网系统，也不能适应电网电压幅值的波动。 

公开号为CN101051751A的专利文献公开了一种含有功率单元的有源电力滤波器及控制方法，该专利公开了以斩波能耗电路为特征的功率单元的实现，以及基于该种功率单元的有源滤波器及控制方法。由于基于该专利的电力滤波器主要适用于三相或单相交流电网系统，因此专利文献中详细地描述了如何在交流电网中分离基波分量与谐波分量的方法、以及对于功率单元供电电压的控制方法，并未对有源滤波装置进行系统的描述。基于该专利形成的有源电力滤波器，其控制系统需要硬件电路结合软件运算实现基波分量与谐波分量的分离。该专利文献中亦缺乏其对应装置在直流电网中的具体实施方式描述。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种直流电网整流谐波抑制装置，适用于高脉波数的低压直流电网的有源谐波抑制，尤其适用于直流电压波动范围较大的特种电网，具有宽频段范围的高次谐波抑制能力。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是： 

直流电网整流谐波抑制装置，包括谐波电流传感模块、谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块、浮动电源模块、安全保护模块，其中谐波电流传感模块的一端与整流发电机组的极母线连接，谐波电流传感模块的另一端依次与谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块连接；补偿电流注入模块分别与逆变器驱动信号产生模块、安全保护模块连接，且补偿电流注入模块还连接在整流发电机组的极母线上；浮动电源模块与逆变器模块连接，且浮动电源模块的两端分别与整流发电机组的极母线、中性母线连接；

所述谐波电流传感模块用于将极母线携带的电流谐波信号转换为电压小信号a；

所述谐波信号预处理模块用于接收电压小信号a，并对其进行积分、滤波、放大等预处理，得到需要抑制的谐波信号b；

所述逆变器驱动信号产生模块用于接收谐波信号b及来自补偿电流注入模块的补偿电流监控信号f，输出逆变器驱动信号c；

所述逆变器驱动模块用于接收逆变器驱动信号c，输出功率驱动信号d、d’；

所述逆变器模块用于接收功率驱动信号d、d’，输出交流大电流信号e；

所述补偿电流注入模块用于将交流大电流信号e转换为补偿电流信号h注入整流发电机组，同时输出补偿电流监控信号f至逆变器驱动信号产生模块和安全保护模块；

所述浮动电源模块用于为逆变器模块提供随整流发电机组电压实时变化的功率电源；

所述安全保护模块用于接收补偿电流监控信号f，向补偿电流注入模块输出正常/故障信号g。

按上述方案，所述谐波电流传感模块采用罗科夫斯基(Rogwski)线圈、环绕整流发电机组的极母线设置，罗科夫斯基线圈制成以柔软非金属为骨架的开合式结构，骨架开合处输出电压小信号a。 

按上述方案，所述谐波信号预处理模块由一个积分单元、一个带通滤波单元、一个比例放大单元依次串联组成，积分单元的输入端与谐波电流传感模块的输出端连接（接收谐波电流传感模块输出的电压小信号a），带通滤波单元采用二阶巴特沃思滤波器，比例放大单元的输出端与逆变器驱动信号产生模块的输入端连接（用于将经积分、滤波、放大后得到谐波信号b输出至逆变器驱动信号产生模块）。 

按上述方案，所述逆变器驱动信号产生模块由一个时钟单元、一个电压比较单元、一个D触发单元组成，电压比较单元的两个输入端分别与谐波信号预处理模块的输出端、补偿电流注入模块的输出端连接（用于接收谐波信号预处理模块输出的谐波信号b、补偿电流注入模块输出的补偿电流监控信号f），电压比较单元的输出端与D触发单元的D触发端连接，时钟单元与D触发单元的CLK触发端连接，D触发单元的Q触发端输出逆变器驱动信号c。 

按上述方案，所述逆变器驱动模块由一个死区调节及互锁单元、一个中功率驱动单元串联组成，死区调节及互锁单元由3个非门、2个与门及2个RC充放电电路组成，用于将逆变器驱动信号产生模块输出的逆变器驱动信号c转换为功率较小的输出信号w与w’；中功率驱动单元包括由中功率MOSFET管搭建成图腾柱形式的主电路以及辅助电路，辅助电路包括：中功率驱动电源电路，用于提供以电网中性母线电位为基准的中功率电源；由二极管及电容构成的自举电路（用于保证高端桥臂的驱动信号有足够的动态范围）；耦合隔离电路（用于完成弱电驱动信号到强电驱动信号的隔离和信号转换），中功率驱动单元用于将输出信号w与w’进行功率放大、输出具有一定电流驱动能力的功率驱动信号d与d’。 

按上述方案，所述逆变器模块至少包括四只功率半导体器件（如绝缘栅双极性晶体管IGBT或金属场效应管MOSFET），当单个功率半导体器件容量有限时，也可使用多个功率半导体器件并联完成容量扩充。 

按上述方案，所述补偿电流注入模块包括一个继电器单元、一个RLC串联电路及一个比例放大单元，继电器单元的输入端分别与逆变器模块的输出端、安全保护模块的输出端连接（用于接收逆变器模块5输出的交流大电流信号e及安全保护模块8输出的正常/故障信号g），继电器单元的两个输出端分别电连接至RLC串联电路及整流发电机组的中性母线，RLC串联电路的电阻两端与比例放大单元的两个输入端口连接，比例放大单元的输出端输出补偿电流监控信号f，RLC串联电路的输出端电连接至整流发电机组的极母线、输出补偿电流信号h。 

按上述方案，所述浮动电源模块由两个输入与输出隔离的直流－直流电压变换单元（如隔离型DC-DC电源模块）与一个储能单元（如电容）组成，两个直流－直流电压变换单元的+输入端、-输入端分别电连接至极母线及中性母线，两个直流－直流电压变换单元的-输出端串联连接，串联连接的公共点连接到极母线；两个直流－直流电压变换单元的+输出端分别通过电缆A、电缆B连接至逆变器模块，储能单元跨接于电缆A与电缆B的两端。 

按上述方案，所述安全保护模块包括一个不间断电源（UPS）单元、一个故障监控单元及一个报警单元，不间断电源（UPS）单元用于为故障监控单元及报警单元提供电源，故障监控单元用于接收补偿电流注入模块输出的补偿电流监控信号f并对其监控、输出正常/故障信号g，报警单元与故障监控单元连接、用于当故障监控单元发出故障信号时驱动声光报警。 

本发明直流电网整流谐波抑制装置的工作原理：采用双闭环反馈控制，通过监测直流电网母线谐波电流转换为电压小信号a，以闭环方式完成谐波电流的实时跟踪，闭环路径的信号流依次为a，b，c，d、d’，e，h，a；通过监测补偿电流监控信号f的实时值，完成对补偿电流信号的实时控制，闭环路径的信号流依次为f，c，d、d’，e，f。 

本发明的有益效果在于： 

1、时域监测谐波电流，不需对谐波信号进行频谱分析与运算，所有补偿量运算采用数字－模拟混合电路完成，适用于高脉波数的低压直流电网，可抑制较宽频段范围内的高次电流谐波；

2、通过浮动电源模块为逆变器模块浮动供电，实时跟踪直流电网极母线电压状况，能适应直流电网的电压波动，降低了对逆变器模块的容量要求，适用于电压幅度变化较大的直流电网。

附图说明

图1是本发明直流电网整流谐波抑制装置的结构框图； 

图2是谐波电流传感模块与十二脉波整流发电机组的极母线的连接示意图；

图3是谐波信号预处理模块的结构图；

图4是逆变器驱动信号产生模块的结构图；

图5是逆变器驱动模块的结构图；

图6是逆变器驱动模块的死区调节及互锁单元结构图；

图7是逆变器驱动模块的中功率驱动单元结构图；

图8是逆变器模块的结构图；

图9是补偿电流注入模块的结构图；

图10是浮动电源模块的结构图；

图11是安全保护模块的结构图。

图12是未使用本发明装置时十二脉波整流发电机组输出电流时域波形图； 

图13是未使用本发明装置时十二脉波整流发电机组输出电流频域波形图；

图14是使用本发明装置时十二脉波整流发电机组输出电流时域波形图；

图15是使用本发明装置时十二脉波整流发电机组输出电流频域波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 

参照图1所示，本发明所述的直流电网整流谐波抑制装置，包括谐波电流传感模块1、谐波信号预处理模块2、逆变器驱动信号产生模块3、逆变器驱动模块4、逆变器模块5、补偿电流注入模块6、浮动电源模块7、安全保护模块8，其中谐波电流传感模块1的一端与整流发电机组的极母线连接，谐波电流传感模块1的另一端依次与谐波信号预处理模块2、逆变器驱动信号产生模块3、逆变器驱动模块4、逆变器模块5、补偿电流注入模块6连接；补偿电流注入模块6分别与逆变器驱动信号产生模块3、安全保护模块8连接，且补偿电流注入模块6还连接在整流发电机组的极母线上；浮动电源模块7与逆变器模块5连接，且浮动电源模块7的两端分别与整流发电机组的极母线、中性母线连接； 

所述谐波电流传感模块1用于将极母线携带的电流谐波信号转换为电压小信号a；

所述谐波信号预处理模块2用于接收电压小信号a，并对其进行积分、滤波、放大等预处理，得到需要抑制的谐波信号b；

所述逆变器驱动信号产生模块3用于接收谐波信号b及来自补偿电流注入模块6的补偿电流监控信号f，输出逆变器驱动信号c；

所述逆变器驱动模块4用于接收逆变器驱动信号c，输出功率驱动信号d、d’；

所述逆变器模块5用于接收功率驱动信号d、d’，输出交流大电流信号e；

所述补偿电流注入模块6用于将交流大电流信号e转换为补偿电流信号h注入整流发电机组，同时输出补偿电流监控信号f至逆变器驱动信号产生模块3和安全保护模块8；

所述浮动电源模块7用于为逆变器模块5提供随整流发电机组电压实时变化的功率电源；

所述安全保护模块8用于接收补偿电流监控信号f，向补偿电流注入模块6输出正常/故障信号g，为装置提供故障保护，防止装置故障造成电网短路直通事故。

下面详述本实施例中各模块的构成及功能。 

谐波电流传感模块1由罗科夫斯基(Rogwski)线圈实现，将其制成以柔软非金属（如塑料）为骨架的开合式结构，便于安装于检测部位，谐波电流传感模块1与极母线的连接示意图如图2所示，其输出的信号为谐波电流的微分电压小信号a，因此罗科夫斯基线圈具有对高频信号响应灵敏且不传递直流能量的优点。本实施例中选择频率响应范围200Hz～200kHz的罗科夫斯基线圈作为谐波电流传感模块1（谐波检测单元）。 

谐波信号预处理模块2向逆变器驱动信号产生模块3输出实时的目标谐波信号b。谐波信号预处理模块2由一个积分单元、一个带通滤波单元、一个比例放大单元依次串联组成，如图3所示，积分单元对来自谐波电流传感模块1的电压小信号a进行积分，还原出谐波电流信号，若希望抑制720Hz～5760Hz频段的谐波，则带通滤波单元可使用二阶巴特沃思滤波器，保留一定的频率裕度，则设定其通带频率范围为480Hz～6000Hz，如此即可滤除该频段范围外的信号，比例放大单元提供一定的信号增益以补偿前面单元造成的信号衰减并使输出信号反相，谐波信号预处理模块2输出的谐波信号b即为需要滤除的目标谐波幅值信号。图12中输出的谐波信号b是基于本发明装置的系统弱电地的，在图中以倒三角对地符号表示，后续其它附图亦如此表示。 

逆变器驱动信号产生模块3功能在于，基于补偿电流的目标电流幅值与当前电流幅值，生成逆变器驱动模块4、逆变器模块5的驱动信号，从而将装置输出的补偿电流幅值控制在以目标电流幅值为中心的一定范围内波动。逆变器驱动信号产生模块3由一个时钟单元，一个电压比较单元，一个D触发单元组成，各单元的连接如图4所示。电压比较单元接收两路输入：谐波信号b为需要滤除的目标谐波幅值信号，补偿电流监控信号f为补偿电流注入模块6发送的注入电网的补偿电流当前幅值。电压比较单元对输入的谐波信号b与输入的补偿电流监控信号f进行比较，当谐波信号b大于补偿电流监控信号f时，输出高电平(逻辑“1”)，反之则输出低电平（逻辑“0”），电压比较单元的输出结果输入D触发单元，经由时钟单元同步后，D触发单元输出逆变器驱动信号c，逆变器驱动信号c是一种双电平脉宽调制（PWM）信号。 

逆变器驱动模块4由一个死区调节及互锁单元，一个中功率驱动单元组成，各单元的连接如图5所示。死区调节及互锁单元功能在于，基于输入的逆变器驱动信号c，生成一组互补（即逻辑相反）的信号w与信号w’，并在信号w的下降沿与w’的上升沿、信号w’的下降沿与w的上升沿之间插入持续时间可调的死区（deadzone），避免其驱动的后续逆变器模块5由于功率器件关闭延时而发生短路直通事故。死区调节及互锁单元结构如图6所示，由3个非门、2个与门及2个RC充放电电路组成，其中非门及与门由商用集成电路芯片实现，RC充放电电路由分立元件搭建，通过调节RC充放电电路中的可变电阻，即可改变死区持续时间。由于死区调节及互锁单元输出的信号w与w’功率较小，且其参考地电位为系统弱电地而并非中性母线，难以直接驱动逆变器模块5，因此通过中功率驱动单元进行功率放大，增强其电流驱动能力，输出具有一定电流驱动能力的功率驱动信号d与d’。中功率驱动单元的主电路由中功率MOSFET管搭建成如图7所示的图腾柱输出形式，其它辅助电路包括：中功率驱动电源电路提供以电网中性母线电位为基准的中功率电源；由二极管及电容构成自举电路，保证高端桥臂的驱动信号有足够的动态范围；由耦合隔离电路完成弱电驱动信号到强电驱动信号的隔离和信号转换。由于中功率驱动电源电路及耦合隔离电路属常规电路，利用直流-直流电源模块及光电耦合器件等即可实现，在此不做详细描述。 

逆变器模块5由至少四只功率半导体器件如绝缘栅双极性晶体管（IGBT）或金属场效应管（MOSFET）组成，当单个功率半导体器件容量有限时，也可使用多个功率半导体器件并联完成容量扩充。逆变器模块5的功能在于，接收来自逆变器驱动模块4的功率驱动信号d、d’，向补偿电流注入模块6输出交流大电流信号e。当使用四只金属场效应管作为功率半导体元件时，逆变器模块5的连接如图8所示，其可能存在的限流电阻及续流二极管、防振荡电路等辅助电路元件未绘出。 

补偿电流注入模块6包括一个继电器单元、一个RLC串联电路及一个比例放大单元，其连接如图9所示。其中电容具有隔离直流能量的作用，避免极母线的直流电压及大电流信号“倒灌”入逆变器模块5造成装置损毁；电感具有平滑模块5输出的交流大电流信号e的作用，减少信号毛刺及尖峰；电阻为至少1%精度等级的精密电阻，通过图13所示连接，其电阻实时电压值通过比例放大单元后成为补偿电流监控信号f，补偿电流监控信号f为RLC串联电路的电流实时监控信号，补偿电流信号h与交流大电流信号e幅值及相位基本相等。继电器单元接收来自安全保护模块8的正常/故障信号g，当装置正常时，继电器单元闭合，当装置出现故障时，继电器单元打开，保证装置及时脱网，避免因逆变器模块5短路引起电网直通事故。 

浮动电源模块7的结构如图10所示，其中直流－直流变换单元可能需要的外围电子元件未绘出。浮动电源模块7的功能在于，为逆变器模块5提供差模电压固定，共模电压（相对中性母线）可跟踪极母线电压值实时变化的电压源。举例来讲，若差模电压值为1000V，而极母线当前电压（相对中性母线）为850V，则浮动电源模块7输出电缆A与电缆B（相对中性母线）的电压分别为1350V及350V。浮动电源模块7由两个输入与输出隔离的直流－直流电压变换单元（如隔离型DC-DC电源模块）与一个储能单元（如电容）组成，每个直流－直流电压变换单元输入端与极母线及中性母线保持可靠电连接，从直流电网（直流电网是整流发电机输出的，整流发电机是直流电网的源头）获取电能，并在输出端建立稳定的直流电压，两个直流－直流电压变换单元的输出端串联连接，串联连接的公共点连接到极母线，储能单元跨接于电缆A与电缆B的两端，保证浮动电源模块7输出瞬态大电流时电压稳定。 

安全保护模块8监测谐波抑制装置的状态，向补偿电流注入模块6输出正常/故障信号g，正常/故障信号g为两态信号，一种可能的定义为，当系统正常时，正常/故障信号g为高电平，当系统故障时，正常/故障信号g为低电平，正常/故障信号g的状态可控制补偿电流注入模块6的继电器单元闭合或打开。安全保护模块8包括一个不间断电源（UPS）单元、一个故障监控单元及一个报警单元，其组成如图11所示。故障监控单元对补偿电流注入模块6输出的补偿电流监控信号f进行监控，当其大于预先设定的输出门限值时，改变输出正常/故障信号g的电平，使补偿电流注入模块6的继电器单元打开，保证装置及时脱网，同时驱动报警单元声光报警。 

本发明直流电网整流谐波抑制装置采用双闭环反馈控制，如图1虚线所示，通过监测直流电网母线谐波电流转换为电压小信号a，以闭环方式完成谐波电流的实时跟踪，闭环路径的信号流依次为a，b，c，d、d’，e，h，a；通过监测补偿电流监控信号f的实时值，完成对补偿电流信号的实时控制，闭环路径的信号流依次为f，c，d、d’，e，f。 

该实施例包括一个由十二脉波整流发电机组输出的直流电网，发电机基波频率为60Hz，其直流电压为900V，根据十二脉波整流电路的谐波分析理论，其谐波包括720Hz、1440Hz、2160Hz、2880Hz等频率成分。未将本发明装置挂接于电网时，当挂接电阻为300Ω，电感为0.1mH的阻感负载时，其极母线的电流时域波形如图12所示，其电流频域波形如图13所示。在720Hz～6kHz频率范围内各次谐波幅值依次为：29.2100A(720Hz)、4.6290A(1440Hz)、1.6440A(2160Hz)、1.1890A(2880Hz)、0.8487A(3600Hz)、0.5321A(4320Hz)、0.3488A(5040Hz)、0.2888A(5760Hz)。该频率范围内的谐波能量主要通过电缆传导方式，对挂接于该电网的用电负载产生潜在干扰威胁。 

将本发明装置挂接于电网后，其极母线电流时域波形如图14所示，其电流频域波形如图15所示。720Hz～6kHz频率范围内其它各次谐波幅值依次为：2.4040A(720Hz)、0.4414A(1440Hz)、0.4670A(2160Hz)、0.2825A(2880Hz)、0.4520A(3600Hz)、0.1495A(4320Hz)、0.0565A(5040Hz)、0.1322(5760Hz)。可见本发明提供的谐波抑制装置对于720Hz至6kHz以内的谐波成分均能抑制。 

直流电网与交流电网最大区别在于，理论上不含有基频分量，基于直流电网的有源电力滤波装置并不存在基波分量与谐波分量的分离问题，因此并不需使用软件运算。本发明侧重于适用于直流电网的谐波抑制装置系统的实现，公开该装置的组成、模块间信号流及接口，但不侧重于某一模块或控制算法的详细说明，不使用软件运算解决谐波分量（即目标谐波幅值）的计算问题。 

以上所述为本发明的较佳实施例，旨在阐述本发明的典型实现方案及控制流程，然而由于电力电子器件的多样性，因此本发明装置的电路级实现具有较大灵活性，所以本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，例如对某模块进行局部改动以增强其功能，或者改变数字信号的传输逻辑等措施，都落入本发明保护的范围。 

Claims (9)

1.一种直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：包括谐波电流传感模块、谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块、浮动电源模块、安全保护模块，其中谐波电流传感模块的一端与整流发电机组的极母线连接，谐波电流传感模块的另一端依次与谐波信号预处理模块、逆变器驱动信号产生模块、逆变器驱动模块、逆变器模块、补偿电流注入模块连接；补偿电流注入模块分别与逆变器驱动信号产生模块、安全保护模块连接，且补偿电流注入模块还连接在整流发电机组的极母线上；浮动电源模块与逆变器模块连接，且浮动电源模块的两端分别与整流发电机组的极母线、中性母线连接；

所述谐波电流传感模块用于将极母线携带的电流谐波信号转换为电压小信号a；

所述谐波信号预处理模块用于接收电压小信号a，并对其进行积分、滤波、放大等预处理，得到需要抑制的谐波信号b；

所述逆变器驱动信号产生模块用于接收谐波信号b及来自补偿电流注入模块的补偿电流监控信号f，输出逆变器驱动信号c；

所述逆变器驱动模块用于接收逆变器驱动信号c，输出功率驱动信号d、d’；

所述逆变器模块用于接收功率驱动信号d、d’，输出交流大电流信号e；

所述补偿电流注入模块用于将交流大电流信号e转换为补偿电流信号h注入整流发电机组，同时输出补偿电流监控信号f至逆变器驱动信号产生模块和安全保护模块；

所述浮动电源模块用于为逆变器模块5提供随整流发电机组电压实时变化的功率电源；

所述安全保护模块用于接收补偿电流监控信号f，向补偿电流注入模块输出正常/故障信号g。

2.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述谐波电流传感模块采用罗科夫斯基(Rogwski)线圈、环绕整流发电机组的极母线设置，罗科夫斯基线圈制成以柔软非金属为骨架的开合式结构，骨架开合处输出电压小信号a。

3.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述谐波信号预处理模块由一个积分单元、一个带通滤波单元、一个比例放大单元依次串联组成，积分单元的输入端与谐波电流传感模块的输出端连接，带通滤波单元采用二阶巴特沃思滤波器，比例放大单元的输出端与逆变器驱动信号产生模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述逆变器驱动信号产生模块由一个时钟单元、一个电压比较单元、一个D触发单元组成，电压比较单元的两个输入端分别与谐波信号预处理模块的输出端、补偿电流注入模块的输出端连接，电压比较单元的输出端与D触发单元的D触发端连接，时钟单元与D触发单元的CLK触发端连接，D触发单元的Q触发端输出逆变器驱动信号c。

5.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述逆变器驱动模块由一个死区调节及互锁单元、一个中功率驱动单元串联组成，死区调节及互锁单元由3个非门、2个与门及2个RC充放电电路组成，用于将逆变器驱动信号产生模块输出的逆变器驱动信号c转换为功率较小的输出信号w与w’；中功率驱动单元包括由中功率MOSFET管搭建成图腾柱形式的主电路以及辅助电路，辅助电路包括：中功率驱动电源电路，用于提供以电网中性母线电位为基准的中功率电源；由二极管及电容构成的自举电路；耦合隔离电路，中功率驱动单元用于将输出信号w与w’进行功率放大、输出具有一定电流驱动能力的功率驱动信号d与d’。

6.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述逆变器模块至少包括四只功率半导体器件，当单个功率半导体器件容量有限时，也可使用多个功率半导体器件并联完成容量扩充。

7.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述补偿电流注入模块包括一个继电器单元、一个RLC串联电路及一个比例放大单元，继电器单元的输入端分别与逆变器模块的输出端、安全保护模块的输出端连接，继电器单元的两个输出端分别电连接至RLC串联电路及整流发电机组的中性母线，RLC串联电路的电阻两端与比例放大单元的两个输入端口连接，比例放大单元的输出端输出补偿电流监控信号f，RLC串联电路的输出端电连接至整流发电机组的极母线、输出补偿电流信号h。

8.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述浮动电源模块由两个输入与输出隔离的直流－直流电压变换单元与一个储能单元组成，两个直流－直流电压变换单元的+输入端、-输入端分别电连接至极母线及中性母线，两个直流－直流电压变换单元的-输出端串联连接，串联连接的公共点连接到极母线；两个直流－直流电压变换单元的+输出端分别通过电缆A、电缆B连接至逆变器模块，储能单元跨接于电缆A与电缆B的两端。

9.根据权利要求1所述的直流电网整流谐波抑制装置，其特征在于：所述安全保护模块包括一个不间断电源单元、一个故障监控单元及一个报警单元，不间断电源单元用于为故障监控单元及报警单元提供电源，故障监控单元用于接收补偿电流注入模块输出的补偿电流监控信号f并对其监控、输出正常/故障信号g，报警单元与故障监控单元连接、用于当故障监控单元发出故障信号时驱动声光报警。