CN106374504A - 一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置 - Google Patents

一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置，包括：主电路，与电网连接，向电网注入用于补偿负载电流的补偿电流；驱动电路，与主电路连接，驱动主电路中的开关器件；电流检测电路，与非线性负载连接，检测实时的负载电流；还包括：补偿信号发生器，用于根据用户指令生成补偿信号；电流跟踪控制电路，分别连接电流检测电路、驱动电路和补偿信号发生器，根据补偿信号进行电流跟踪，生成相应的控制信号发送给驱动电路。与现有技术相比，本发明具有简单有效、改善系统侧电能质量等优点。

Description

一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置
技术领域
本发明涉及一种有源电力滤波装置，尤其是涉及一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置。
背景技术
随着电力电子技术的迅猛发展，各种电力电子装置在发电、输电、配电和用电系统中日益广泛的应用，非线性负荷引起的谐波污染也逐渐严重。同时随着社会信息化的进步，敏感性负载(如计算机控制系统、精密电子设备等)的广泛应用，对电能质量也提出了更高的要求。并且，高压变压器产生的谐波和低压侧渗透过来的谐波都可能对高压侧的电能质量产生严重的影响。
有源电力滤波技术，它的基本工作原理是：实时检测补偿对象的电压和电流，经信号处理器采样运算计算得出补偿电流，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流，大小相等、相位相反、相互抵消，最终得到期望的电网电流，使电网电流成为与电压同相位的正弦波，从而达到抑制谐波的目的。然而现有的有源电力滤波装置不能实现负载的无功功率补偿。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单有效的带无功调节的高压谐波电流补偿装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置，包括：
主电路，与电网连接，向电网注入用于补偿负载电流的补偿电流；
驱动电路，与主电路连接，驱动主电路中的开关器件；
电流检测电路，与非线性负载连接，检测实时的负载电流；
还包括：
补偿信号发生器，用于根据用户指令生成补偿信号；
电流跟踪控制电路，分别连接电流检测电路、驱动电路和补偿信号发生器，根据补偿信号进行电流跟踪，生成相应的控制信号发送给驱动电路。
所述补偿信号发生器包括触摸屏。
所述补偿信号包括谐波补偿信号、无功功率补偿信号和谐波无功复合补偿信号。
所述电流跟踪控制电路包括微处理器，该微处理器包括：
谐波电流计算模块，用于根据电流检测电路获得的负载电流提取谐波电流；
无功分量计算模块，用于根据电流检测电路获得的负载电流提取无功分量；
补偿信号接收模块，用于接收补偿信号发生器生成的补偿信号；
控制信号生成模块，用于根据补偿信号调用谐波电流和/或无功分量生成相应的控制信号发送给驱动电路。
所述微处理器为DSP芯片。
所述主电路为由多个基本H桥单元串联而成的H桥级联型高压有源电力补偿电路。
所述电流检测电路包括电流互感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明可根据需求实现谐波电流补偿及负载无功功率补偿，从而进一步提高系统侧电能质量；
(2)本发明实现方式简单有效，只需要在补偿电流的指令信号中增加与瞬时负载电流的基波无功分量反极性的成分即可实现无功功率补偿。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置，包括：主电路1，与电网连接，向电网注入用于补偿负载电流的补偿电流；驱动电路2，与主电路1连接，生成PWM波信号，驱动主电路1中的开关器件，产生相应的补偿电流，注入电网；电流检测电路3，与非线性负载连接，检测实时的负载电流；补偿信号发生器4，用于根据用户指令生成补偿信号；电流跟踪控制电路5，分别连接电流检测电路3、驱动电路2和补偿信号发生器4，根据补偿信号进行电流跟踪，生成相应的控制信号发送给驱动电路2。
主电路1为由多个基本H桥单元串联而成的H桥级联型高压有源电力补偿电路，串联单元个数的多少决定了装置最高的并网电压和输出电平数，因此级联方式很容易实现中高压和大容量输出。该补偿电路可通过PWM技术来控制四个功率开关器件的开断，从而使单相H桥单元输出期望的电压，每个H桥单元输出的电压叠加起来，就是该补偿电路的相电压。
电流检测电路3包括电流互感器，采用瞬时负载电流。
补偿信号发生器4包括触摸屏，其根据用户指令生成的补偿信号包括谐波补偿信号、无功功率补偿信号和谐波无功复合补偿信号。
电流跟踪控制电路5包括微处理器，该微处理器采用DSP芯片，包括：
谐波电流计算模块，用于根据电流检测电路3获得的负载电流提取谐波电流；
无功分量计算模块，用于根据电流检测电路3获得的负载电流提取无功分量；
补偿信号接收模块，用于接收补偿信号发生器4生成的补偿信号；
控制信号生成模块，用于根据补偿信号调用谐波电流和/或无功分量生成相应的控制信号发送给驱动电路2。
如图1中，iL为瞬时负载电流，is为瞬时电源电流，ic为补偿装置(有源电力滤波器)注入电网的补偿电流。根据基尔霍夫电流定律，有:is＝iL+ic。由于瞬时负载电流中含有基波分量和谐波分量，瞬时负载电流几可表示为:iL＝iLf+iLh，其中iLf为瞬时负载电流的基波分量iLh为瞬时负载电流谐波分量。如果再将瞬时负载电流iLf的基波分量分解成瞬时有功分量iLpf和瞬时无功分量iLqf，则瞬时负载电流可表示为:iL＝iLpf+iLqf+iLh。
如果需要补偿负载所产生的谐波电流时，有源电力滤波器的指令电流运算电路检测并计算出瞬时负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流，该补偿电流与瞬时负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，与瞬时负载电流中的谐波分量两者互相抵消，使电源电流中只含负载电流的基波分量而不含谐波。这样就达到了消除电源电流中谐波的目的。
如果要求有源电力滤波器在补偿谐波电流的同时，还补偿负载的无功功率，则只要在补偿电流的指令信号中增加与瞬时负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。这样，补偿电流与负载电流中的谐波及无功分量相抵消，电源电流等于负载电流的基波有功分量。
如果负载谐波不很严重，则可以只需补偿无功功率。

Claims (7)

1.一种带无功调节的高压谐波电流补偿装置，包括：
主电路(1)，与电网连接，向电网注入用于补偿负载电流的补偿电流；
驱动电路(2)，与主电路(1)连接，驱动主电路(1)中的开关器件；
电流检测电路(3)，与非线性负载连接，检测实时的负载电流；
其特征在于，还包括：
补偿信号发生器(4)，用于根据用户指令生成补偿信号；
电流跟踪控制电路(5)，分别连接电流检测电路(3)、驱动电路(2)和补偿信号发生器(4)，根据补偿信号进行电流跟踪，生成相应的控制信号发送给驱动电路(2)。
2.根据权利要求1所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述补偿信号发生器(4)包括触摸屏。
3.根据权利要求1所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述补偿信号包括谐波补偿信号、无功功率补偿信号和谐波无功复合补偿信号。
4.根据权利要求1所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述电流跟踪控制电路(5)包括微处理器，该微处理器包括：
谐波电流计算模块，用于根据电流检测电路(3)获得的负载电流提取谐波电流；
无功分量计算模块，用于根据电流检测电路(3)获得的负载电流提取无功分量；
补偿信号接收模块，用于接收补偿信号发生器(4)生成的补偿信号；
控制信号生成模块，用于根据补偿信号调用谐波电流和/或无功分量生成相应的控制信号发送给驱动电路(2)。
5.根据权利要求4所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述微处理器为DSP芯片。
6.根据权利要求1所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述主电路(1)为由多个基本H桥单元串联而成的H桥级联型高压有源电力补偿电路。
7.根据权利要求1所述的带无功调节的高压谐波电流补偿装置，其特征在于，所述电流检测电路(3)包括电流互感器。
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