CN209217716U - 新型三次谐波混合型电力滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型三次谐波混合型电力滤波装置，其主要技术特点是：包括7次无源滤波器、三相逆变桥电路、DSP控制电路；7次无源滤波器两端分别连接三相电源和三相逆变桥电路；DSP控制电路包括ADC模块、FPGA模块、DSP模块、控制开关和人机接口模块，FPGA模块分别与ADC模块、DSP模块相连接，ADC模块与DSP模块相连接，人机接口模块通过控制开关与DSP模块相连接，DSP模块经驱动模块与三相逆变桥电路相连接。本实用新型设计合理，其采用瞬时无功功率理论来进行谐波电流信号的提取，具有控制灵活、配置方便且谐波环境适应能力强的特点。

Description

新型三次谐波混合型电力滤波装置

技术领域

本实用新型属于电力有源滤波器技术领域，尤其是一种新型三次谐波混合型电力滤波装置。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展及电力系统中大量非线性负荷的大量应用，电网的谐波污染问题越来越严重，还有很多非线性负荷(如中频炉等)谐波频谱非常复杂，因此，非常有必要进行了综合治理。而目前的有源滤波技术存在着适应能力差，不能有效解决复杂谐波环境下的谐波治理问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型三次谐波混合型电力滤波装置，解决了复杂谐波环境下的谐波治理问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型三次谐波混合型电力滤波装置，包括7次无源滤波器、三相逆变桥电路、DSP控制电路；所述7次无源滤波器两端分别连接三相电源和三相逆变桥电路；DSP控制电路包括ADC模块、FPGA模块、DSP模块、控制开关和人机接口模块，FPGA模块分别与ADC模块、DSP模块相连接，ADC模块与DSP模块相连接，人机接口模块通过控制开关与DSP模块相连接，DSP模块经驱动模块与三相逆变桥电路相连接。

所述7次无源滤波器由三组串联的电感电容构成，三组串联的电感电容一端分别连接三相电源，另一端连接三相逆变桥电路。

所述三相逆变桥电路由三相逆变桥及电容连接构成。

所述FPGA模块由预分频电路、1024分频电路和1024计数器依次连接构成，所述预分频电路与锁相环电路相连接，1024分频电路的一输出端与ADC模块相连接，1024分频电路的灵以输出端与1024计数器相连接，1024计数器输出端与10位角度指针模块相连接。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型通过DSP控制电路、三相逆变桥电路、7次无源滤波器相互协同工作，具有控制灵活、配置方便且谐波环境适应能力强的特点，对于用户容量比较小的用户，可以直接进行相应的无功补偿和谐波治理；对于中等容量的用户，可以采用有源和无源相结合的方法，让无源滤波器承担5、7次等谐波电流大并易于滤除的谐波治理，让有源滤波器承担特殊次谐波的治理工作；对于中大容量的用户，同样可以采用有源和无源相结合的方法，让无源滤波器承担5、7次等谐波电流大并易于滤除的谐波治理，让多台有源滤波器分别承担各次特殊谐波的治理工作。

附图说明

图1是本实用新型的电路图；

图2是FPGA模块的电路方框图；

图3是计算n次谐波电流i_ahn、i_bhn、i_chn的原理图；

图4是DSP控制电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。

一种新型三次谐波混合型电力滤波装置，如图1所示，包括包括7次无源滤波器1、三相逆变桥电路2、DSP控制电路3，所述7次无源滤波器1、DSP控制电路3通过驱动模块与三相逆变桥电路2相连接。具体电路连接关系为：

所述7次无源滤波器1由串联的L_a、C_a，串联的L_b、C_b及串联的L_c、C_c构成，串联的L_a、C_a，串联的L_b、C_b及串联的L_c、C_c一端分别连接三相电源u_a、u_b、u_c，另一端连接三相逆变桥电路2。

所述三相逆变桥电路2由三相逆变桥及电容连接构成。

所述DSP控制电路3包括ADC模块、FPGA模块、DSP模块、控制开关和人机接口模块，人机接口模块通过控制开关与DSP模块相连接，ADC模块在FPGA模块的控制下将三相电压u_a、u_b、u_c、负荷侧电流i_la、i_lb、i_lc、滤波器侧三相电流i_fa、i_fb、i_fc及电源侧三相电流i_sa、i_sb、i_sc转换为数字量并输出至DSP模块，FPGA模块输出控制信号分别控制ADC模块和DSP模块。FPGA模块的输入端与电源侧三相电压u_a、u_b、u_c相连接。

如图2所示，所述FPGA模块由FPGA构成，其由预分频电路、1024分频电路和1024计数器依次连接构成。三相电压信号经过锁相电路进行相位锁定后，输出的高频信号送入FPGA模块中进行预分频和1024分频计，该1024分频电路输出的一路脉冲信号(ADC转换控制信号)用于ADC模块的启动转换控制，另一路脉冲信号传送到FPGA模块里面的计数器进行1024的循环计数，FPGA模块输出Q0、Q1……Q9信号连接10位角度指针并传送给DSP控制电路。

在本专利中，1024的循环计数值代表当前时刻基波电压相位的角度θ₁，从这个角度信号可以依次推断出2次谐波电压的当前相位角度θ₂、4次谐波电压信号的当前相位角度θ₄、5次谐波电压信号的当前相位角度θ₅等等。

图3给出了基于新瞬时无功功率理论的n次谐波提取方法(n包括2、4、5、7、8、10、11、13、14、16、19等)。DSP控制电路按照n次谐波电压的当前相位角度θ_n利用瞬时无功功率理论构造出计算出n次谐波电流i_ahn、i_bhn、i_chn。

下面对本实用新型的工作原理进行说明。以下说明是为了便于对新型三次谐波混合型电力滤波装置的理解，并不是本实用新型保护的内容。

DSP控制电路对ADC模块输出数字信号并在FPGA模块的控制信号控制下进行处理得到恒定频率的PWM信号，该PWM信号经过驱动电路到三相IGBT逆变桥上，由单相逆变器的输出电流至交流电源和负荷上，实现三相四线制电力有源滤波的控制功能。

DSP控制电路中的人机接口界面可以允许用户根据负载的实际状态选择有源滤波器的工作方式，如图4所示的控制开关，对于小容量用电负载，可以选择控制开关全部闭合，这样，有源滤波器就工作在全频段滤波状态，对于中大容量用电负载，可以选择部分控制开关闭合，这样，有源滤波器就能够按照用户的方案运行。将图4中按照控制开关选择出的所有谐波电流进行加法运算，就可以得到有源滤波器的指令电流(参考电流)，再与有源滤波器的实际电流进行比较，得到了误差信号，再经过放大器A放大后，再与三角波信号进行比较就可以得到控制有源滤波器的六个PWM信号。六个PWM信号经过IGBT驱动电路隔离并放大后，就可以驱动IGBT工作了。

DSP控制电路采用瞬时无功功率理论来进行谐波电流信号的提取，对于用户容量比较小的用户，可以直接采用该种新型的混合型电力有源滤波器进行相应的无功补偿和谐波治理；对于中等容量的用户，可以采用有源和无源相结合的方法，让无源滤波器承担5、7次等谐波电流大并易于滤除的谐波治理，让有源滤波器承担特殊次谐波的治理工作；对于中大容量的用户，同样可以采用有源和无源相结合的方法，让无源滤波器承担5、7次等谐波电流大并易于滤除的谐波治理，让多台有源滤波器分别承担各次特殊谐波的治理工作，比如安排一台有源滤波器来滤除2次谐波电流，安排一台有源滤波器来滤除4次谐波电流等。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种新型三次谐波混合型电力滤波装置，其特征在于：包括7次无源滤波器、三相逆变桥电路、DSP控制电路；所述7次无源滤波器两端分别连接三相电源和三相逆变桥电路；DSP控制电路包括ADC模块、FPGA模块、DSP模块、控制开关和人机接口模块，FPGA模块分别与ADC模块、DSP模块相连接，ADC模块与DSP模块相连接，人机接口模块通过控制开关与DSP模块相连接，DSP模块经驱动模块与三相逆变桥电路相连接。

2.根据权利要求1所述新型三次谐波混合型电力滤波装置，其特征在于：所述7次无源滤波器由三组串联的电感电容构成，三组串联的电感电容一端分别连接三相电源，另一端连接三相逆变桥电路。

3.根据权利要求1所述新型三次谐波混合型电力滤波装置，其特征在于：所述三相逆变桥电路由三相逆变桥及电容连接构成。

4.根据权利要求1所述新型三次谐波混合型电力滤波装置，其特征在于：所述FPGA模块由预分频电路、1024分频电路和1024计数器依次连接构成，所述预分频电路与锁相环电路相连接，1024分频电路的一输出端与ADC模块相连接，1024分频电路的灵以输出端与1024计数器相连接，1024计数器输出端与10位角度指针模块相连接。