CN204230899U - 基于独立基波模块的电网扰动器 - Google Patents

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张永明
洛塔.菲克特
张子骞
傅永新
陈苏声
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Abstract

本实用新型涉及一种基于独立基波模块的电网扰动器，该电网扰动器包括基波部分和谐波部分，其特征在于所述基波部分包括基波整流模块和基波逆变主电路，基波逆变主电路受基波控制器控制，谐波部分包括谐波整流模块和谐波逆变主电路，谐波逆变主电路受谐波控制器控制，基波逆变主电路和谐波逆变主电路的输出端与高频变压器连接，基波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接，谐波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接。本实用新型一种基于独立基波模块的电网扰动器，可以提高电力检测设备的谐波输出能力，并且对负载的抗能力强，相应速度快，适应于要求电能质量高的场合，可以发出较高次的谐波，可以推广高性能电力检测设备的发展。

Description

基于独立基波模块的电网扰动器
技术领域
本实用新型涉及一种电力检测设备的控制，特别涉及一种检测分布式发电系统的电力检测设备的控制。
背景技术
目前，大多数电力检测设备的谐波检测能力比较低，并且谐波发出的次数也比较低，基波部分与谐波部分往往放在一起进行控制，或者谐波部分的控制方法多数采用前馈补偿控制，输出的波形响应速度不够高，抗干扰能力有限，所以所发出的波形效果也不尽人意。现在各种新型电力设备的不断突出，尤其各种分布式发电系统的发展以及新能源发电系统的进步，必须有一种更好的基波与谐波的控制方法来适应这些设备或者系统的检测要求。同时，随着现代工业的发展以及人民生活水平不断提高，对电能质量的要求也会越来越高。
发明内容
本实用新型是针对现存电力检测设备基波与谐波综合控制能力差，不能应对工业中日益增长的电能质量的需求，以及发出谐波次数低等问题，提出了一种基于独立基波模块的电网扰动器，该电网扰动器负载抗干扰能力强，并且能够应对比较高电能质量的要求。
一种基波谐波分开发出的控制算法，该种算法充分利用基波部分硬件电路以及谐波部分硬件电路不同而分开控制的，这种算法鲁棒性高，负载抗干扰能力强，并且能够应对比较高电能质量的要求，非常适用于在电力检测设备上面的推广。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的的技术方案是：一种基于独立基波模块的电网扰动器，该电网扰动器包括基波部分和谐波部分，其特征在于所述基波部分包括基波整流模块和基波逆变主电路，基波逆变主电路受基波控制器控制，谐波部分包括谐波整流模块和谐波逆变主电路，谐波逆变主电路受谐波控制器控制，基波逆变主电路和谐波逆变主电路的输出端与高频变压器连接，基波控制器采集基波部分输出的电感电流、基波部分输出电压以及基波部分输出的负载电流作为反馈信号，由基波控制器输出PWM脉冲来驱动基波逆变主电路，谐波控制器采集谐波部分输出的电感电流、谐波部分输出电压以及谐波部分输出的负载电流作为反馈信号，由谐波控制器输出PWM脉冲来驱动谐波逆变主电路。
其中基波控制器为采用电压外环比例积分电流内环比例PI-P控制算法的PI-P控制器，谐波部分为采用电压外环比例谐振电流内环比例PR-P的控制算法的PR-P控制器。
基波逆变主电路与谐波逆变主电路是基波控制器与谐波控制器的硬件执行机构，即两者是整个系统的被控对象，高频变压器是基波部分输出电压波形与谐波部分输出电压波形进行叠加的关键部件，用于给受测设备提供输入电压，基波控制器采集基波部分输出的电感电流、基波部分输出电压以及基波部分输出的负载电流作为反馈信号，经过基波控制器的控制算法，输出相应PWM脉冲来驱动基波逆变主电路工作来产生想要的基波波形，谐波控制器采集谐波部分输出的电感电流、谐波部分输出电压以及谐波部分输出的负载电流作为反馈信号，经过谐波控制器的控制算法，输出相应PWM脉冲来驱动谐波逆变主电路工作来产生想要的谐波波形。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种基于独立基波模块的电网扰动器，可以提高电力检测设备的谐波输出能力，并且对负载的抗能力强，相应速度快，适应于要求电能质量高的场合，可以发出较高次的谐波，可以推广高性能电力检测设备的发展。
附图说明
图1 为本实用新型基于独立基波模块的电网扰动器的拓展系统结构图。
具体实施方式
在图1所示基于独立基波模块的电网扰动器的拓展系统结构图，该电网扰动器包括基波整流模块、谐波整流模块、基波逆变主电路、谐波逆变主电路、高频变压器、基波控制器、谐波控制器，基波整流模块与基波逆变主电路连接，基波逆变主电路与高频变压器连接，谐波整流模块与谐波逆变主电路连接，谐波逆变主电路也与高频变压器连接。
由电网分别给基波整流模块与谐波整流模块提供三相交流电压，提供它们需要的能量，使它们输出各自的直流电压，当两路直流电压处于稳态时，使两路直流电压分别给基波逆变主电路、谐波逆变主电路提供能量，使两部分主电路处于工作状态，基波控制器与谐波控制器分别控制基波逆变主电路与谐波逆变主电路的工作状态，对基波部分输出的电感电流、基波部分输出电压以及基波部分输出的负载电流实时检测用来比较，比较得到的差值作为基波控制器的控制信号，然后通过基波控制器的控制作用使控制信号不断调整，最终达到稳定状态，使基波逆变主电路工作稳定的状态，同样，对谐波部分输出的电感电流、谐波部分输出电压以及谐波部分输出的负载电流实时检测用来比较，比较得到的差值作为谐波控制器的控制信号，然后通过谐波控制器的控制作用使控制信号不断调整，最终达到稳定状态，使谐波逆变主电路工作稳定的状态，基波部分输出电压与谐波部分的输出电压经过高频变压器的叠加作用得到最终的输出电压波形，以此波形作为驱动受测设备EUT工作的输入电压，对受测设备EUT进行各种状况检测。
基波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接，谐波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接，其中基波部分的电感电流、负载电流是从高频变压器单元的输入端采集信号的，基波部分的输出电压是从高频变压器单元输出端采集信号的；同理，谐波部分的电感电流、负载电流是从高频变压器单元的输入端采集信号的，谐波部分的输出电压是从高频变压器单元输出端采集信号的。
基波输出的波形为主要的测试波形，采用电压外环比例积分电流内环比例PI-P控制算法，该种算法鲁棒性比较好，抗干扰能力强，其中PI为电压外环控制，传递函数为                                                ，（其中Gu_G(s)代表基波部分电压外环调节器传递函数，Kup_G代表基波部分PI调节器比例常数，Kui_G代表基波部分PI调节器积分常数），P为电流内环控制，传递函数为 ，（Gi_G(s)代表基波部分电流内环调节器传递函数，Kip_G代表P调节器比例常数），谐波部分的控制算法采用电压外环比例谐振电流内环比例PR-P的控制算法，该种算法只对你期望频率的波形敏感，非期望波形不敏感，抗干扰能力也比较强，其中PR为电压外环控制，传递函数为 ，（Gu_H(s)代表谐波部分电压外环调节器的传递函数，Kup_H代表PR-P控制器的比例系数，Kc代表谐振系数， 代表谐振分峰值的宽度，代表PR-P控制器的截止频率）P为电流内环控制，传递函数为 ，（Gi_H(s)代表谐波部分电流内环调节器的传递函数，Kip_H代表电流内环比例系数），两种算法分别作用于基波跟谐波部分，可以得到非常好的波形输出效果。其中PI-P控制算法和PR-P的控制算法均为变频器领域的现有技术，在此不再赘述。
本实用新型提出基波跟谐波可单独发出，基波采用外环比例积分内环比例（PI-P）的控制方法,谐波采用比例谐振（PR-P）的控制方法，控制算法分开设计。当检测设备工作在基波模式下时，谐波部分的控制处于不工作状态，此时检测设备只发出基波波形；当检测设备工作在谐波模式下时，基波部分与谐波部分都处于工作状态，此时检测设备发出有基波跟谐波叠加后的波形。

Claims (2)

1.一种基于独立基波模块的电网扰动器，该电网扰动器包括基波部分和谐波部分，其特征在于所述基波部分包括基波整流模块和基波逆变主电路，基波逆变主电路受基波控制器控制，谐波部分包括谐波整流模块和谐波逆变主电路，谐波逆变主电路受谐波控制器控制，基波逆变主电路和谐波逆变主电路的输出端与高频变压器连接，基波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接，基波控制器采集基波部分输出的电感电流、基波部分输出电压以及基波部分输出的负载电流作为反馈信号，由基波控制器输出PWM脉冲来驱动基波逆变主电路，谐波控制器的反馈端分别与高频变压器单元的输入端和输出端连接，谐波控制器采集谐波部分输出的电感电流、谐波部分输出电压以及谐波部分输出的负载电流作为反馈信号，由谐波控制器输出PWM脉冲来驱动谐波逆变主电路。
2.如权利要求1所述的电网扰动器，其特征在于基波控制器为PI-P控制器，谐波控制器为PR-P控制器。
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