CN204538704U - 一种有源电力滤波器 - Google Patents

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王海燕
王祥胜
夏波涌
童悍操
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Abstract

本实用新型公开一种三相四线制系统的有源电力滤波器，包括指令电流运算电路、补偿电流发生电路、第一至第四A/D转换模块、直流电压控制器和锁相环，指令电流运算电路包括中线电流分离模块和谐波电流检测模块；第一A/D转换模块的输出端与谐波电流检测模块的第一输入端连接，第二A/D转换模块的输出端、中线电流分离模块和补偿电流发生电路的第一输入端依次连接，第四A/D转换模块的输出端、锁相环和谐波电流检测模块的第二输入端依次连接，补偿电流发生电路的第一输出端、第三A/D转换模块、直流电压控制器依次连接后与谐波电流检测模块的输出端连接，并共同连接补偿电流发生电路的第二输入端。该滤波器对谐波、无功及不平衡进行补偿。

Description

一种有源电力滤波器
技术领域
本实用新型涉及一种有源电力滤波器，尤其涉及一种三相四线制系统的有源电力滤波器。
背景技术
随着电力电子装置的广泛应用，大量的谐波被注入电网，致使整个电网的电能质量日益恶化。为保障配电网终端用户高品质的电力供应，随着瞬时无功功率理论及电力电子器件的发展，取代无源滤波及电容器无功补偿装置，其主电路拓扑结构及设计、谐波电流检测及补偿方法都成为了当今热点话题。
由于如今电网系统中电能质量问题已经不再是一个单一的问题，而是一个非常复杂的系统问题。
随着电力电子技术的快速发展，在三相四线制配电网中，非线性冲击性负载的使用日益广泛，使得电网电流中出现大量的谐波成分，特别是各相零序谐波电流以及负载的不平衡引起的不平衡电流在中性线上的累计，对配电网的稳定运行造成严重影响。使用电能质量控制装置快速地对谐波、无功以及不平衡进行补偿，对提高电力系统的稳定性具有重要的现实意义。
有源电力滤波器与无源滤波器相比，有源电力滤波器响应速度快、可控性高，能实时跟踪控制各次谐波及无功功率，体积小重量轻等优点，因而有源电力滤波器已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要控制装置。
但是在三相四线制系统电压不对称或畸变时，面对谐波、无功及不平衡问题，现有的有源电力滤波器还是不能满足当今社会的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种对谐波、无功及不平衡进行复合补偿的有源电力滤波器。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种三相四线制系统的有源电力滤波器，包括指令电流运算电路、补偿电流发生电路、第一至第四A/D转换模块、直流电压控制器和锁相环，所述指令电流运算电路包括中线电流分离模块和谐波电流检测模块；第一A/D转换模块的输出端与谐波电流检测模块的第一输入端连接，第二A/D转换模块的输出端、中线电流分离模块和补偿电流发生电路的第一输入端依次连接，第四A/D转换模块的输出端、锁相环和谐波电流检测模块的第二输入端依次连接，补偿电流发生电路的第一输出端、第三A/D转换模块、直流电压控制器依次连接后与谐波电流检测模块的输出端连接，并共同连接补偿电流发生电路的第二输入端，第一、第二和第四A/D转换模块的输入端和补偿电流发生电路的第二输出端分别对外连接。
进一步的，所述补偿电流发生电路包括依次连接的主电路、驱动电路和控制电路，所述主电路的第一输出端对外连接，主电路的第二输出端对外连接第三A/D转换模块的输入端，控制电路的第一输入端与中线电流分离模块连接，控制电路的第二输入端分别与直流电压控制器和谐波电流检测模块连接。
进一步的，所述主电路采用三相四桥臂电压源逆变器拓扑。
进一步的，所述驱动电路采用TPL250驱动芯片，其接收来自于控制电路输出的PWM信号并经隔离放大后驱动开关管，将与电流中的谐波成分大小相同方向相反的电流注入到主电路中。
进一步的，所述控制电路采用基于DSP+FPGA的数字控制器。
采用上述方案后，本实用新型可实现对三相四线制系统电压不对称或畸变时，对谐波、无功及不平衡进行复合补偿，最终得到理想的交流电源，避免或减少对电网的危害。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种运用于三相四线制系统的有源电力滤波器包括指令电流运算电路、补偿电流发生电路、第一至第四A/D转换模块、直流电压控制器和锁相环。所述指令电流运算电路包括中线电流分离模块和谐波电流检测模块，所述补偿电流发生电路包括依次连接的主电路、驱动电路和控制电路。
第一A/D转换模块的输出端与谐波电流检测模块的第一输入端连接，第二A/D转换模块的输出端、中线电流分离模块和控制电路的第一输入端依次连接，第四A/D转换模块的输出端、锁相环和谐波电流检测模块的第二输入端依次连接，主电路的第二输出端、第三A/D转换模块、直流电压控制器依次连接后与谐波电流检测模块的输出端连接，并共同连接控制电路的第二输入端，第一、第二和第四A/D转换模块的输入端和主电路的第一输出端分别对外连接。
所述主电路采用三相四桥臂电压源逆变器拓扑。通过外部检测出的非线性负载电流经过第二A/D转换模块进行信号调理后输入给中线电流分离模块，提供给主电路的第四桥臂用于独立控制中线电流。同时外部检测出的非线性负载电流经过第一和第四A/D转换模块进行信号调理后输入给谐波电流检测模块，提供给主电路的前三桥臂用于补偿谐波及无功。将得到的需要补偿的中线电流和基波正序有功电流反向，再通过驱动电路对IGBT的出发，将反向电流注入系统中。
所述驱动电路采用TPL250驱动芯片，其接收来自于控制电路输出的PWM信号并经隔离放大后驱动开关管，将与电流中的谐波成分大小相同方向相反的电流注入到主电路中。
所述控制电路采用基于DSP+FPGA的数字控制器。
本实用新型的有源电力滤波器采用DSP数字控制方式，稳定性好，可靠性高，能精确补偿。能过滤除2次至50次之间全部或选定次数的谐波。滤波能力达到97%，能快速响应，响应时间小于0.5ms,功率因数可达0.97以上，能同时解决电压波动和闪变。
所述有源电力滤波器支持RS485/RS232/以太网通讯功能，与上位机远程联网监控软件，支持Modbus通信协议。
本实用新型有源电力滤波器可实现对三相四线制系统电压不对称或畸变时，对谐波、无功及不平衡进行复合补偿，最终得到理想的交流电源，避免或减少对电网的危害。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三相四线制系统的有源电力滤波器，包括指令电流运算电路、补偿电流发生电路、第一至第四A/D转换模块、直流电压控制器和锁相环，其特征在于：所述指令电流运算电路包括中线电流分离模块和谐波电流检测模块；第一A/D转换模块的输出端与谐波电流检测模块的第一输入端连接，第二A/D转换模块的输出端、中线电流分离模块和补偿电流发生电路的第一输入端依次连接，第四A/D转换模块的输出端、锁相环和谐波电流检测模块的第二输入端依次连接，补偿电流发生电路的第一输出端、第三A/D转换模块、直流电压控制器依次连接后与谐波电流检测模块的输出端连接，并共同连接补偿电流发生电路的第二输入端，第一、第二和第四A/D转换模块的输入端和补偿电流发生电路的第二输出端分别对外连接。
2.如权利要求1所述的有源电力滤波器，其特征在于：所述补偿电流发生电路包括依次连接的主电路、驱动电路和控制电路，所述主电路的第一输出端对外连接，主电路的第二输出端对外连接第三A/D转换模块的输入端，控制电路的第一输入端与中线电流分离模块连接，控制电路的第二输入端分别与直流电压控制器和谐波电流检测模块连接。
3.如权利要求2所述的有源电力滤波器，其特征在于：所述主电路采用三相四桥臂电压源逆变器拓扑。
4.如权利要求2所述的有源电力滤波器，其特征在于：所述驱动电路采用TPL250驱动芯片，其接收来自于控制电路输出的PWM信号并经隔离放大后驱动开关管，将与电流中的谐波成分大小相同方向相反的电流注入到主电路中。
5.如权利要求2所述的有源电力滤波器，其特征在于：所述控制电路采用基于DSP+FPGA的数字控制器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105743104A (zh) * 2016-04-25 2016-07-06 哈尔滨理工大学 一种无功补偿和抑制电网低次谐波电流的控制器及控制方法

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