CN113659844B - 一种变频器的谐波控制装置、方法和变频器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频器的谐波控制装置、方法和变频器，该装置包括：采样单元，采样变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数；控制单元，根据所述当前输电参数，确定每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数；若每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号；每个滤波器单元，在接收到控制信号的情况下，使一个滤波器单元中的M个滤波支路开通。该方案，通过根据变频器产生的谐波情况，调节变频器的滤波参数，能够提升变频器对谐波的滤波效果。

Description

一种变频器的谐波控制装置、方法和变频器
技术领域
本发明属于变频器技术领域，具体涉及一种变频器的谐波控制装置、方法和变频器，尤其涉及一种应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置、方法和大功率变频器。
背景技术
采用变频器驱动的电机系统，因其节能效果显著、调节方便、维护简单、网络化等特点，而被越来越广泛地应用；但其线性、冲击性的用电方式，带来的干扰问题也备受人们的关注，尤其是大功率大容量变频器的这种问题愈是突出。而变频器的滤波参数单一，存在变频器对谐波的滤波效果欠佳的问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种变频器的谐波控制装置、方法和变频器，以解决变频器内部的非线性电子元件使其在运行过程中产生大量谐波，但变频器的滤波参数单一，存在变频器对谐波的滤波效果较差的问题，达到通过根据变频器产生的谐波情况，调节变频器的滤波参数，能够提升变频器对谐波的滤波效果的效果。
本发明提供一种变频器的谐波控制装置中，所述变频器，具有N相输电线路；N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相；所述变频器的谐波控制装置，包括：采样单元、控制单元和滤波器单元；所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同；每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处；每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联；在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块；其中，所述采样单元，被配置为采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数；所述控制单元，被配置为根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数；若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号；每个所述滤波器单元，被配置为在接收到所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制；M为正整数。
在一些实施方式中，所述变频器，包括：整流模块、母线电容和逆变模块；所述整流模块、所述母线电容和所述逆变模块，设置在第一交流电源与第二交流电源之间；所述第一交流电源，是所述变频器的交流输入电源；所述第二交流电源，是所述变频器经逆变得到的交流输出电源；所述变频器的一相输电线路的设定位置，包括：所述变频器的输入端和所述变频器的输出端中的至少之一；所述变频器的输入端，位于所述第一交流电源与所述整流模块之间；所述变频的输出端，位于所述逆变模块输出的所述第二交流电源处。
在一些实施方式中，所述变频器的谐波控制装置，还包括：处理单元；所述处理单元，被配置为对所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数进行缩放、滤波中的至少一种处理。
在一些实施方式中，所述处理单元，包括：缩放模块和滤波模块中的至少之一；其中，所述缩放模块的缩放级数和缩放比例中的至少之一，是能够调节的；所述滤波模块的滤波级数，是能够调节的。
在一些实施方式中，一个所述滤波器模块，包括：控制开关和滤波器；在一个所述滤波支路上，所述控制开关和所述滤波器，设置在所述滤波支路上所述控制信号的接收端与所述滤波支路的地之间。
在一些实施方式中，所述控制开关，包括：晶闸管；所述滤波器，包括：LC滤波器。
在一些实施方式中，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一；所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一；所述控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括：在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种变频器，包括：以上所述的变频器的谐波控制装置。
与上述变频器相匹配，本发明再一方面提供一种变频器的谐波控制方法中，所述变频器，具有N相输电线路；N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相；所述变频器的谐波控制方法，包括：通过采样单元，采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数；通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数；若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号；通过一个滤波器单元，在接收到所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制；M为正整数；其中，所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同；每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处；每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联；在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块。
在一些实施方式中，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一；所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一；通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括：在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
由此，本发明的方案，通过设置能够调节滤波参数的滤波器模块，对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整；从而，通过根据变频器产生的谐波情况，调节变频器的滤波参数，能够提升变频器对谐波的滤波效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的变频器的谐波控制装置的一实施例的结构示意图；
图2为变频器的谐波实时检测及抑制装置的一实施例的结构示意图；
图3为采样信号处理模块的一实施例的结构示意图；
图4为比较器UX-B加入偏置信号的效果示意图；
图5为A相滤波器模块的一实施例的结构示意图；
图6为应用于大功率变频器的谐波检测及抑制方法的一实施例的逻辑流程示意图；
图7为大功率设备谐波电流发射限值的数据表；
图8为本发明的变频器的谐波控制方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
变频器由于使用二极管等非线性电力电子元件，和其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得它在运行时从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降，叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，产生谐波。谐波对变频器驱动的电机系统本身及公共电网都会产生不同程度的影响，严重时更会直接导致设备寿命缩短或者设备直接故障。
考虑到大功率变频器由于内部的非线性电力电子元件，导致其在运行过程中产生大量谐波，而变频器的滤波参数单一，存在滤波效果欠佳的问题，影响变频器运行的稳定性。另外，变频器运行过程中，会将谐波输向电网，导致电网质量下降。
根据本发明的实施例，提供了一种变频器的谐波控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述变频器，具有N相输电线路。N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相，优选为单相和三相中任一相。即，所述N相输电线路，为单相输电线路、两相输电线路、三相输电线路中的任一相输电线路。
在一些实施方式中，所述变频器的谐波控制装置，包括：采样单元、控制单元和滤波器单元。所述采样单元，如传感器。所述控制单元，如DSP模块。所述滤波器单元，如三相滤波器模块。所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同。每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处。所述变频器的一相输电线路的设定位置，为所述变频器的该相输电线路上需要进行谐波抑制的位置。每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联。在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块。
其中，所述采样单元，被配置为采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数。所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，是能够反映所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前谐波参数的参数。所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，包括：电压参数、电流参数等。
所述控制单元，被配置为根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数。若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号。所述控制信号，是用于控制该相输电线路上的每个所述滤波器单元中，两个以上所述滤波支路中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制，即使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。
每个所述滤波器单元，被配置为在接收到所述控制信号的情况下，即在接收到每个所述滤波器单元自身所在的一相输电线路的所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制，即使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。M为正整数。每个所述滤波器单元中开通的所述滤波支路的数量，即M个，至少或刚好能够对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制以使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。
当然，在所述变频器的运行过程中，若接收到所述控制信号，则不控制所述滤波器单元中的所述滤波支路开通。在所述变频器未运行的情况下，所述滤波器单元中的所述滤波支路关断。
为了解决产品在实际应用中，不同用户的电网质量不尽相同，固定的滤波参数往往很难应对所有实际情况。本发明的方案，提供了种应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置及方法。本发明的方案提供的一种应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置，能够对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整，能够解决由于变频器滤波参数单一带来的滤波效果欠佳的问题，能够提高抑制谐波的效果。另外，本发明的方案，还能够解决由于大功率变频运行而导致的电网质量下降的问题，从而达到抑制谐波、改善电能质量的目的。
在一些实施方式中，所述变频器，包括：整流模块、母线电容和逆变模块。所述整流模块、所述母线电容和所述逆变模块，设置在第一交流电源与第二交流电源之间。所述第一交流电源，是所述变频器的交流输入电源。所述第二交流电源，是所述变频器经逆变得到的交流输出电源。
所述变频器的一相输电线路的设定位置，包括：所述变频器的输入端和所述变频器的输出端中的至少之一。所述变频器的输入端，位于所述第一交流电源与所述整流模块之间。所述变频的输出端，位于所述逆变模块输出的所述第二交流电源处。
图2为变频器的谐波实时检测及抑制装置的一实施例的结构示意图。如图2所示，变频器的谐波实时检测及抑制装置，包括：设置在变频器的输入端的谐波实时检测及抑制单元。该谐波实时检测及抑制单元，包括：传感器、采样信号处理模块、DSP信号分析处理模块、输出信号处理模块、A相滤波器模块、B相滤波器模块和C相滤波器模块。在变频器中，第一三相交流电(即A相、B相、C相交流电)，经整流模块、母线电容和逆变模块后，输出第二三相交流电(即U相、V相、W相交流电)。
其中，传感器，设置在第一三相交流电与整流模块之间的线路上。传感器采集到的电压、电流等信号，经采样信号处理模块和DSP信号分析处理模块和输出信号处理模块后，输出控制信号至三相滤波器模块(即A相滤波器模块、B相滤波器模块和C相滤波器模块)。三相滤波器模块(即A相滤波器模块、B相滤波器模块和C相滤波器模块)，设置在传感器与整流模块之间的线路上。A相滤波器模块，连接至A相线路。B相滤波器模块，连接至B相线路。C相滤波器模块，连接至C相线路。
在变频器的三相电源的进线端的每一相，都连接一个滤波器模块，每个滤波器模块的内部结构也完全一致。DSP模块(如DSP信号分析处理模块和输出信号处理模块)通过控制这些滤波器模块，来对变频器运行过程中的谐波进行抑制。
相关方案中，应用于大功率变频器中，抑制谐波的结构采用固定的滤波参数(固定的L、C取值)，无法根据现场实际情况去进行调整。而如图2所示的变频器的谐波实时检测及抑制装置，可根据实际现场变频器运行过程中采集的结构，来对滤波器模块内部进行参数切换，达到一个最佳滤波参数的目的。
需要说明的是，本发明的方案的谐波检测方式，不仅适用于产品输入前端的，在一些对产品抗扰性要求比较高的场合，也可采用类似方法检测变频器后端输出的谐波含量，采用相应的措施进行产品后端的谐波抑制。
由于变频器输出回路是采用的脉冲宽度调制(PWM)进行逆变输出，导致变频器输出端至负载(电机)也存在一定的谐波干扰。该谐波干扰主要是对所处同一环境下的其它产品进行辐射干扰。例如：针对于一些周边环境存在较多电子设备的场合，比如图书馆、车间、工场控制室，考虑到周围设备可能会受到来自变频器后端谐波辐射的情况，可采用本方法也可以对变频器的输出端谐波进行检测，抑制；而对于一些周边环境比较空旷的场合，比如低下室、楼顶等为了考虑到成本可以不进行检测。
在一些实施方式中，所述变频器的谐波控制装置，还包括：处理单元。所述处理单元，如信号采样处理模块，设置在所述采样单元与所述控制单元之间。
所述处理单元，被配置为对所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数进行缩放、滤波中的至少一种处理，即，对所述采样单元采样得到的所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数进行缩放、滤波中的至少一种处理。进而，使所述控制单元，根据所述处理单元处理后的所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数。
图3为采样信号处理模块的一实施例的结构示意图。如图3所示的采样信号处理模块，为了将信号处理成DSP可采集的范围内，需要调整其电压比值，与滤波参数。与相关方案相比，现有技术相比，该采样信号处理模块的结构不是固定的，需要根据采样信号的，来调整信号处理的级数。当然，图3中为2级，可拓展为3级甚至更多。
在一些实施方式中，所述处理单元，包括：缩放模块和滤波模块中的至少之一。
其中，所述缩放模块的缩放级数和缩放比例中的至少之一，是能够调节的。所述滤波模块的滤波级数，是能够调节的。
如图3所示的采样信号处理模块，主要目的是将传感器所采集的信号进行缩放处理和滤波处理，使其输出满足DSP模块所要求的输入范围。如图3所示，采样信号处理模块，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，比较器UX-A、比较器UX-B，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5。
其中，传感器输出信号(即传感器采集到的电压、电流等信号)，将电阻R2后连接至比较器UX-A的同相输入端。比较器UX-A的反相输入端，经电阻R1后接地。比较器UX-A的同相输入端，还经并联的电容C2和电阻R4后接地GND。比较器UX-A的反相输入端，还经并联的电容C1和电阻R3后连接至比较器UX-A的输出端。比较器UX-A的电源端接负电源-VCC和正电源+VCC。比较器UX-A的输出端，经电阻R6后接比较器UX-B的同相输入端。比较器UX-B的反相输入端，经电阻R5后接地。比较器UX-B的同相输入端，还经并联的电容C4和电阻R8后接偏置信号端。比较器UX-B的反相输入端，还经并联的电容C3和电阻R7后接比较器UX-B的输出端。比较器UX-B的输出端，经电阻R9后，一方面接DSP模块的输入端，另一方面经电容C5后接地。
在图3所示的例子中，比较器UX-A负责将传感器所采集的信号进行第一级缩放及滤波，电阻R3与电阻R1的比值、以及电阻R4与电阻R2的比值决定缩放比例。电阻R3与电容C1、以及及电阻R4与电容C2组成第一级滤波器对信号进行初级滤波。
在图3所示的例子中，相应地，电阻R7与电阻R5的比值、以及电阻R8与电阻R6的比值，决定缩放比例。电阻R7与电容C3、以及电阻R8与电容C4组成第二级滤波器对信号进行第二级滤波。
在图3所示的例子中，电阻R9与电容C5组成信号进去DSP模块之前的RC滤波电路，使比较器UX-B的输出信号经过滤波进一步保证信号进入DSP模块的可靠性。给比较器UX-B加入偏置信号是为了将信号全部偏移为正值，从而让DSP模块可以完全接收到。图4为比较器UX-B加入偏置信号的效果示意图。比较器UX-B加入偏置信号的效果可以参见图4所示的例子。
在一些实施方式中，一个所述滤波器模块，包括：控制开关和滤波器。在一个所述滤波支路上，所述控制开关和所述滤波器，设置在所述滤波支路上所述控制信号的接收端与所述滤波支路的地之间。
本发明的方案中，设计了一种滤波器模块，该滤波器模块内部具有多条支路。通过检测变频器运行过程中输入端的谐波，送往DSP模块分析哪种谐波含量超标，进而控制滤波器模块中抑制该次谐波支路的开通，进行对由于变频器运行所带来的谐波进行抑制。这样，通过在线监测变频器运行过程中的谐波，DSP模块控制滤波器模块的参数可进行切换，可以解决因为用户电能质量不一而导致的实际应用中产品性能不一致的问题，提高产品的实用性。
在一些实施方式中，所述控制开关，包括：晶闸管。所述滤波器，包括：LC滤波器。
图5为A相滤波器模块的一实施例的结构示意图。如图5所示，A相滤波器模块，包含多条支路，每一条支路各对应一种高次谐波的滤波参数(L与电容C参数有所差异)。并且，每一条支路都串联一个晶闸管(VT)，晶闸管在此作为一个可控开关。DSP模块将分析数据输出为控制信号，去控制晶闸管的开通，打开相应的支路，从而实现对相应的高次谐波进行抑制。
在图5所示的例子中，所有接地端所代表的意思都是接地。5th、7th、11th代表的意思是所对应的支路功能是要滤除的谐波次数。
如图5所示的A相滤波器模块，通过实时采集变频器运行过程中的信号通过DSP模块的分析和控制相应之路的晶闸管开通。与相关方案相比，可灵活进行滤波支路的开通与关断。
在一些实施方式中，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一。
所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一。在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一。对于变频器输入前端来说，所述输电参数主要为电流参数，电压参数可作为辅助指标；谐波参数主要是指谐波电流畸变率和各次谐波电流值。
所述控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括以下任一种确定情形：
第一种确定情形：所述控制单元，具体还被配置为在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数。
第二种确定情形：所述控制单元，具体还被配置为在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
图6为应用于大功率变频器的谐波检测及抑制方法的一实施例的逻辑流程示意图。如图6所示，应用于大功率变频器的谐波检测及抑制方法，包括：
步骤1、变频器接入三相电，并得电运行。
步骤2、在变频器接入三相电并得电运行后，传感器会对运行过程中变频器输入端的电压、电流等信号进行实时采集，采集的信息经过采样信号处理电路处理后，将处理后的信号送往DSP模块进行分析处理。
步骤3、DSP模块根据所采集的信号进行谐波分析，并根据分析结果控制滤波器模块相应支路导通。这样，利用DSP模块强大的数据分析及计算功能配合相应的算法，输出相应的控制信号，进而控制滤波器模块进行调节，从而达到最佳的滤波效果。
步骤4、变频器断电后，滤波器模块自行复位关闭所有导通支路，直至变频器得电后重新进行检测分析。
本发明的方案中，可进行滤波参数切换，使得变频器在不同的运行场合根据现场运行中实际情况调节滤波参数。使得变频器在不同的工作环境中都以一个最佳的滤波参数运行，解决了变频器滤波参数单一带来的滤波效果欠佳导致变频器运行不稳定的问题，提升变频器运行稳定性。产品在实际应用中，不同用户的电网质量不尽相同，固定的滤波参数往往很难应对所有实际情况。根据实际情况进行滤波参数的调整，可以应对更多实际应用情况，提高了变频器的实用性。
图7为大功率设备谐波电流发射限值的数据表。如图7所示的数据表中，包含大功率设备谐波电流发射限值，以此限值作为DSP控制滤波器模块中晶闸管开关的依据。当DSP模块计算和分析哪一项谐波含量超过限值后，去控制相应支路的晶闸管打开从而达到对相应的高次谐波的抑制。
该部分工作主要在软件中来完成。采样模块将采集的信号送至DSP芯片，DSP芯片通过对该信号进行周期采样，采样完成后DSP芯片对该周期内的采样信号进行高精度快速傅里叶变换(FFT)，从而得到信号中的各次谐波的含量。DSP芯片内部通过设定限值比较得知那一项谐波含量超过限值。
本发明的方案，使用应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置，可将变频器运行带来的谐波干扰滤除，从而减少变频器向电网流入的谐波电流，解决了由于大功率变频运行而导致的电网质量下降的问题，从而改善电网质量，减少影响接入该电网的其他用电设备。
采用本发明的技术方案，通过设置能够调节滤波参数的滤波器模块，对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整。从而，通过根据变频器产生的谐波情况，调节变频器的滤波参数，能够提升变频器对谐波的滤波效果。
根据本发明的实施例，还提供了对应于变频器的谐波控制装置的一种变频器。该变频器可以包括：以上所述的变频器的谐波控制装置。
由于本实施例的变频器所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过设置能够调节滤波参数的滤波器模块，对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整，能够解决由于变频器滤波参数单一带来的滤波效果欠佳的问题，能够提高抑制谐波的效果。
根据本发明的实施例，还提供了对应于变频器的一种变频器的谐波控制方法，如图8所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述变频器，具有N相输电线路。N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相。即，所述N相输电线路，为单相输电线路、两相输电线路、三相输电线路中的任一相输电线路。
所述变频器的谐波控制方法，包括：步骤S110至步骤S130。
在步骤S110处，通过采样单元，采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数。所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，是能够反映所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前谐波参数的参数。所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，包括：电压参数、电流参数等。
在步骤S120处，通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数。若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号。所述控制信号，是用于控制该相输电线路上的每个所述滤波器单元中，两个以上所述滤波支路中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制，即使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。
在步骤S130处，通过一个滤波器单元，在接收到所述控制信号的情况下，即在接收到每个所述滤波器单元自身所在的一相输电线路的所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制，即使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。M为正整数。每个所述滤波器单元中开通的所述滤波支路的数量，即M个，至少或刚好能够对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制以使该相输电线路的设定位置处的当前谐波参数减小。
当然，在所述变频器的运行过程中，若接收到所述控制信号，则不控制所述滤波器单元中的所述滤波支路开通。在所述变频器未运行的情况下，所述滤波器单元中的所述滤波支路关断。
其中，所述采样单元，如传感器。所述控制单元，如DSP模块。所述滤波器单元，如三相滤波器模块。所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同。每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处。所述变频器的一相输电线路的设定位置，为所述变频器的该相输电线路上需要进行谐波抑制的位置。每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联。在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块。
为了解决产品在实际应用中，不同用户的电网质量不尽相同，固定的滤波参数往往很难应对所有实际情况。本发明的方案，提供了种应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置及方法。本发明的方案提供的一种应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置，能够对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整，能够解决由于变频器滤波参数单一带来的滤波效果欠佳的问题，能够提高抑制谐波的效果。另外，本发明的方案，还能够解决由于大功率变频运行而导致的电网质量下降的问题，从而达到抑制谐波、改善电能质量的目的。
10.根据权利要求9所述的变频器的谐波控制方法，其特征在于，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一。
所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一。在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一。
通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括以下任一种确定情形：
第一种确定情形：通过控制单元，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数。
第二种确定情形：通过控制单元，在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
图6为应用于大功率变频器的谐波检测及抑制方法的一实施例的逻辑流程示意图。如图6所示，应用于大功率变频器的谐波检测及抑制方法，包括：
步骤1、变频器接入三相电，并得电运行。
步骤2、在变频器接入三相电并得电运行后，传感器会对运行过程中变频器输入端的电压、电流等信号进行实时采集，采集的信息经过采样信号处理电路处理后，将处理后的信号送往DSP模块进行分析处理。
步骤3、DSP模块根据所采集的信号进行谐波分析，并根据分析结果控制滤波器模块相应支路导通。这样，利用DSP模块强大的数据分析及计算功能配合相应的算法，输出相应的控制信号，进而控制滤波器模块进行调节，从而达到最佳的滤波效果。
步骤4、变频器断电后，滤波器模块自行复位关闭所有导通支路，直至变频器得电后重新进行检测分析。
本发明的方案中，可进行滤波参数切换，使得变频器在不同的运行场合根据现场运行中实际情况调节滤波参数。使得变频器在不同的工作环境中都以一个最佳的滤波参数运行，解决了变频器滤波参数单一带来的滤波效果欠佳导致变频器运行不稳定的问题，提升变频器运行稳定性。产品在实际应用中，不同用户的电网质量不尽相同，固定的滤波参数往往很难应对所有实际情况。根据实际情况进行滤波参数的调整，可以应对更多实际应用情况，提高了变频器的实用性。
图7为大功率设备谐波电流发射限值的数据表。如图7所示的数据表中，包含大功率设备谐波电流发射限值，以此限值作为DSP控制滤波器模块中晶闸管开关的依据。当DSP模块计算和分析哪一项谐波含量超过限值后，去控制相应支路的晶闸管打开从而达到对相应的高次谐波的抑制。
本发明的方案，使用应用于大功率变频器的谐波检测及抑制的装置，可将变频器运行带来的谐波干扰滤除，从而减少变频器向电网流入的谐波电流，解决了由于大功率变频运行而导致的电网质量下降的问题，从而改善电网质量，减少影响接入该电网的其他用电设备。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述变频器的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本实施例的技术方案，通过设置能够调节滤波参数的滤波器模块，对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整，能够解决由于大功率变频运行而导致的电网质量下降的问题，改善电能质量。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述变频器，具有N相输电线路；N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相；
所述变频器的谐波控制装置，包括：采样单元、控制单元和滤波器单元；所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同；每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处；每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联；在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块；
其中，
所述采样单元，被配置为采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数；
所述控制单元，被配置为根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数；
若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号；
每个所述滤波器单元，被配置为在接收到所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制；M为正整数；
通过设置能够调节滤波参数的滤波器模块，对现场变频器运行中的谐波进行监测，根据现场谐波状况对滤波器模块的滤波参数进行调整。
2.根据权利要求1所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述变频器，包括：整流模块、母线电容和逆变模块；所述整流模块、所述母线电容和所述逆变模块，设置在第一交流电源与第二交流电源之间；所述第一交流电源，是所述变频器的交流输入电源；所述第二交流电源，是所述变频器经逆变得到的交流输出电源；
所述变频器的一相输电线路的设定位置，包括：所述变频器的输入端和所述变频器的输出端中的至少之一；所述变频器的输入端，位于所述第一交流电源与所述整流模块之间；所述变频的输出端，位于所述逆变模块输出的所述第二交流电源处。
3.根据权利要求1所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述变频器的谐波控制装置，还包括：处理单元；
所述处理单元，被配置为对所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数进行缩放、滤波中的至少一种处理。
4.根据权利要求3所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述处理单元，包括：缩放模块和滤波模块中的至少之一；其中，
所述缩放模块的缩放级数和缩放比例中的至少之一，是能够调节的；
所述滤波模块的滤波级数，是能够调节的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，一个所述滤波器模块，包括：控制开关和滤波器；在一个所述滤波支路上，所述控制开关和所述滤波器，设置在所述滤波支路上所述控制信号的接收端与所述滤波支路的地之间。
6.根据权利要求5所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述控制开关，包括：晶闸管；所述滤波器，包括：LC滤波器。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的变频器的谐波控制装置，其特征在于，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一；
所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一；
所述控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括：
在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数；
在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
8.一种变频器，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一项所述的变频器的谐波控制装置。
9.一种如权利要求8所述的变频器的谐波控制方法，其特征在于，所述变频器，具有N相输电线路；N为所述变频器的输电线路的相数，为单相、两相、三相中任一相；
所述变频器的谐波控制方法，包括：
通过采样单元，采样所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数；
通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数；
若所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，则发出控制信号；
通过一个滤波器单元，在接收到所述控制信号的情况下，使每个所述滤波器单元中的M个所述滤波支路开通，以利用M个所述滤波支路上设置的所述滤波器模块对该相输电线路的设定位置处的当前谐波进行抑制；M为正整数；
其中，所述滤波器单元的数量，与所述变频器的输电线路的相数相同；每个所述滤波器单元，连接至所述变频器的一相输电线路的设定位置处；每个所述滤波器单元，包括：两个以上滤波支路，两个以上所述滤波支路并联；在每个所述滤波支路上设置有一个滤波器模块。
10.根据权利要求9所述的变频器的谐波控制方法，其特征在于，所述当前输电参数，包括：电流参数和电压参数中的至少之一；
所述当前谐波参数和所述设定谐波参数中的谐波参数，在所述当前输电参数为电流参数的情况下，所述谐波参数为谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一；在所述当前输电参数为电压参数的情况下，所述谐波参数为谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一；
通过控制单元，根据所述变频器的N相输电线路的设定位置处的当前输电参数，确定所述变频器的N相输电线路中每相输电线路的设定位置处的当前谐波参数，是否超过该相输电线路的设定位置处的设定谐波参数，包括：
在所述当前输电参数为电流参数的情况下，确定所述电流参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电流畸变率和各次谐波电流值中的相应参数；
在所述当前输电参数为电压参数的情况下，确定所述电压参数所对应的所述当前谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的至少之一，是否超过设定谐波参数中谐波电压畸变率和各次谐波电压值中的相应参数。
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