CN201639302U - 可编程谐波发生装置 - Google Patents

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姜筱锋
陈国伟
陈郁
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Abstract

本实用新型公布了一种可编程谐波发生装置，包括桥式变流器(1)、电解电容器(2)、电抗器(3)、控制和运算电路(4)、数据采集电路(5)、电压霍尔传感器(7)和滤波模块(8)。本实用新型发出2-60次谐波，并且可以发出这些波形的合成波形。谐波电流的幅值和次数可以通过编程实现，谐波电流实际输出与仿真波形基本相符，抗干扰能力强，系统参数对其影响不大。

Description

可编程谐波发生装置
技术领域
实用新型涉及一种可编程谐波发生装置，是用于模拟各种非线性负载的电力电子装置，属于用于改善电能质量的谐波发生装置的技术领域。
背景技术
随着电力电子技术的广泛应用和发展，电力系统中的非线性负载日益增多，如整流器、变频器、UPS、家用电器及计算机等。这些非线性负载会产生谐波电流并注入到电网中，使电网中的电压波形产生畸变，从而造成电网的谐波污染。另外，冲击性、波动性负载，如电弧炉、焊接设备等在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日益严重，危害电网的安全运行。不良的电能质量问题可能引起工业生产过程非计划的停产或设备故障，导致用户的生产成本增加，造成经济损失。同时，随着高新技术产业的飞速发展以及传统行业采用计算机管理技术和先进控制技术的应用，电力用户中对电能质量敏感的负荷所占比重越来越大，人们对供电质量和供电可靠性提出了更新、更高的要求。应运而生的用户电力技术(Custom Power)是指把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对电力可靠性和电能质量的要求为依据，为用户提供所需要的电力。为改善电能质量，减小不合格电能所带来的损失，通常的做法是在用户和电网间安装一些用户电力设备(Custom Power Devices，简称CPD)，如：有源电力滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、动态不间断电源(DUPS)以及统一电能质量控制器(UPQC)等。为测试这些控制设备解决电能质量问题的能力，需要电能质量干扰发生器产生干扰。检验电气设备在存在电能质量问题的环境中的工作性能是否合乎要求，需要电能质量干扰发生器。减小不合格电能影响的另一种较为经济有效的措施是测试负载设备在受到电能质量干扰时的工作情况，以改进负载装置的设计方案，提高其抗扰动能力，而无需安装电能质量控制设备。另外如为了实际测试配电系统的谐波阻抗，以设计合理的无源滤波器避免其与系统产生谐振，需要一分数次谐波源。
以上这些都要求研制能产生可控电能质量干扰的试验装置。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种可编程谐波发生装置，发出60次以内的谐波及谐波合成波形，用以测试电能质量补偿装置的补偿效果和抗干扰能力。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：
本实用新型可编程谐波发生装置，其特征在于：包括桥式变流器、电解电容器、电抗器、控制和运算电路、数据采集电路、电压霍尔传感器和滤波模块，其中电压霍尔传感器的一次线连接在电网母线上，电压霍尔传感器的二次线通过数据采集电路连接到控制和运算电路得输入端，电抗器的一端分别接电网母线和滤波模块的输入端，滤波模块的输出端接电网母线的任意一相，电抗器的另一端分别接数据采集电路和桥式变流器的输入端，桥式变流器的控制端接控制和运算电路的控制端，电解电容器并联于变流器的正负极母线间，电解电容器的正极接数据采集电路的输入端。
本实用新型的有益效果是：
1、发出2-60次谐波，并且可以发出这些波形的合成波形。谐波电流的幅值和次数可以通过编程实现。
2、反馈控制，谐波电流实际输出与仿真波形基本相符。
3、抗干扰能力强，系统参数对其影响不大。
附图说明
图1是本实用新型的结构连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明：
如图1所示，可编程谐波发生装置，其特征在于：包括桥式变流器1、电解电容器2、电抗器3、控制和运算电路4、数据采集电路5、电压霍尔传感器7和滤波模块8，其中电压霍尔传感器7的一次线连接在电网母线上，电压霍尔传感器7的二次线通过数据采集电路5连接到控制和运算电路4得输入端，电抗器3的一端分别接电网母线和滤波模块8的输入端，滤波模块8的输出端接电网母线的任意一相，电抗器3的另一端分别接数据采集电路5和桥式变流器1的输入端，桥式变流器1的控制端接控制和运算电路4的控制端，电解电容器2并联于变流器1的正负极母线间，电解电容器2的正极接数据采集电路5的输入端。图中9为其他负载或补偿装置。
所述的可编程谐波发生装置，其特征在于：所述桥式变流器1由四个结构相同的桥式电路和正负极母线构成，每个桥式电路都包括二个绝缘栅双极型功率管和二个续流二极管，其中第一绝缘栅双极型功率管的漏极分别接第一续流二极管的阴极和正极母线，第一绝缘栅双极型功率管的源极分别接第一续流二极管的阳极、第二绝缘栅双极型功率管的漏极、第二续流二极管的阴极和电抗器3的另一端，第二绝缘栅双极型功率管的源极分别接第二续流二极管的阳极和负极母线，第一、第二绝缘栅双极型功率管的栅极分别接控制和运算电路4的控制端。
所述的可编程谐波发生装置，其特征在于：所述滤波模块由三条结构相同的滤波支路组成，每条支路都有电容串接电阻构成，三条滤波支路的电容输入端分别接电网母线的三相输入端，三条滤波支路的电阻输出端都接电网母线三相输入端中的任意一相。
在每个开关周期控制电路都会把输出电流信号与指令信号作比较，将误差量叠加到下个开关周期的指令电流中，保证补偿精度。
本装置的PWM控制策略采用Deadbeat(无差拍)控制算法，这种方法计算量较大，但其开关频率固定、动态响应快的特点十分适用于并网逆变器的数字控制。其硬件基础是高性能的双DSP(数字信号处理器)。与模拟控制相比，数字化控制具有控制灵活、易改变控制算法和硬件调试方便等优点。这种方法的原理是在每一个开关周期的开始时刻，采样逆变器并网侧产生的电流i，并且预测出下一周期开始时刻逆变器并网侧的电流参考值j，由差值j-i计算出开关器件的开关时间，使i在下一周期开始时刻等于j，根据该值得出需要的占空比，进而计算出脉冲宽度。

Claims (3)

1.一种可编程谐波发生装置，其特征在于：包括桥式变流器(1)、电解电容器(2)、电抗器(3)、控制和运算电路(4)、数据采集电路(5)、电压霍尔传感器(7)和滤波模块(8)，其中电压霍尔传感器(7)的一次线连接在电网母线上，电压霍尔传感器(7)的二次线通过数据采集电路(5)连接到控制和运算电路(4)得输入端，电抗器(3)的一端分别接电网母线和滤波模块(8)的输入端，滤波模块(8)的输出端接电网母线三相输入端中的任意一相，电抗器(3)的另一端分别接数据采集电路(5)和桥式变流器(1)的输入端，桥式变流器(1)的控制端接控制和运算电路(4)的控制端，电解电容器(2)并联于变流器(1)的正负极母线间，电解电容器(2)的正极接数据采集电路(5)的输入端。
2.根据权利要求1所述的可编程谐波发生装置，其特征在于：所述桥式变流器(1)由四个结构相同的桥式电路和正负极母线构成，每个桥式电路都包括二个绝缘栅双极型功率管和二个续流二极管，其中第一绝缘栅双极型功率管的漏极分别接第一续流二极管的阴极和正极母线，第一绝缘栅双极型功率管的源极分别接第一续流二极管的阳极、第二绝缘栅双极型功率管的漏极、第二续流二极管的阴极和电抗器(3)的另一端，第二绝缘栅双极型功率管的源极分别接第二续流二极管的阳极和负极母线，第一、第二绝缘栅双极型功率管的栅极分别接控制和运算电路(4)的控制端。
3.根据权利要求1或2所述的可编程谐波发生装置，其特征在于：所述滤波模块由三条结构相同的滤波支路组成，每条支路都有电容串接电阻构成，三条滤波支路的电容输入端分别接电网母线的三相输入端，三条滤波支路的电阻输出端都接电网母线三相输入端中的任意一相。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102222912A (zh) * 2011-06-17 2011-10-19 东北大学 一种试验用可控谐波发生装置及其控制方法
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Deshunxiang Electric Co.,Ltd.

Assignor: Zhenjiang Zhongmao Electric Co., Ltd.

Contract record no.: 2012320000584

Denomination of utility model: Programmable harmonic wave generating device

Granted publication date: 20101117

License type: Exclusive License

Record date: 20120510

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101117

Termination date: 20130923

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Deshunxiang Electric Co.,Ltd.

Assignor: Zhenjiang Zhongmao Electric Co., Ltd.

Contract record no.: 2012320000584

Denomination of utility model: Programmable harmonic wave generating device

Granted publication date: 20101117

License type: Exclusive License

Record date: 20120510

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