CN211183424U - 一种组合型宽频域谐波治理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种组合型宽频域谐波治理装置，涉及宽频域谐波治理技术领域，通过SiC MOSFET型APF逆变桥接在宽频域谐波源的电网侧，IGBT型APF接在宽频域谐波源侧，控制器分别与SiC MOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和宽频域谐波源电网连接，通过控制器通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，控制SiC MOSFET型APF逆变桥和IGBT型APF逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的谐波，从而进行谐波治理。
Description
技术领域
本实用新型涉及宽频域谐波治理技术领域，尤其涉及一种组合型宽频域谐波治理装置。
背景技术
电网中接入了大量的电力电子设备，使得电网的电源类型与特性、电网的拓扑结构和负荷构成等都发生着深刻变化，致使电网中的谐波呈现低频段谐波含量相对降低、中高频段谐波含量相对升高、谐波频域跨度大的“宽频域”新特征。同时由于长距离输电线路的分布参数导致特定频率的谐波由于线路的分布电容与电感谐振而出现谐波放大，降低电网电能质量，严重威胁电网设备安全与稳定运行。
无源滤波器可以有效滤除特定频率的谐波，其成本低，但滤波效果不好，如果谐振频率设定不妥，会与系统发生谐振。有源滤波器（Active Power Filter，APF）效果相对无源滤波器要好，但其性能会受到电力电子元件耐压值以及额定电流的限制。目前大多数的有源滤波器主要使用IGBT开关器件，使得有源滤波器对于高频谐波的补偿能力受制于IGBT的开关频率，因此IGBT型APF无法有效对高频谐波进行补偿。SiC MOSFET因其开关频率高、损耗小的特点而被提出应用于高频谐波治理，但目前SiC MOSFET技术尚未十分成熟，因此成本非常高，且其成本随着器件的耐压过流能力的升高急速上升，所以SiC MOSFET型APF不适用于较大功率场合。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种组合型宽频域谐波治理装置，从而克服了现有IGBT型APF开关频率低、无法有效补偿高频谐波,SiC MOSFET型APF成本高、不适用于较大功率场合的缺点。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种组合型宽频域谐波治理装置，包括：
SiC MOSFET型APF逆变桥，用于发出频率谐波与宽频域谐波源中相应较高频率谐波相抵消；
IGBT型APF逆变桥，用于发出频率谐波与宽频域谐波源中相应的较低频率谐波相抵消；及
控制器，其分别与所述SiC MOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和包含宽频域谐波源的电网连接，所述控制器通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，控制SiCMOSFET型APF逆变桥和IGBT型APF逆变桥发出谐波与宽频域谐波源产生的谐波相抵消，从而进行谐波治理。
进一步的，所述控制器包括相连接的FPGA芯片处理器和DSP芯片处理器，所述FPGA芯片处理器分别与SiC MOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和宽频域谐波源的电网侧连接。
进一步的，所述SiC MOSFET型APF逆变桥接在宽频域谐波源的电网侧，所述IGBT型APF接在宽频域谐波源侧。
与现有的技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型所提出的一种组合型宽频域谐波治理装置，包括通过SiC MOSFET型APF逆变桥接在宽频域谐波源的电网侧，IGBT型APF接在宽频域谐波源侧，控制器分别与SiCMOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和宽频域谐波源电网连接，通过控制器通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，控制SiC MOSFET型APF逆变桥和IGBT型APF逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的谐波，从而进行谐波治理。
在SiC MOSFET型APF逆变桥和IGBT型APF逆变桥治理宽频域谐波的同时，SiCMOSFET型APF能够产生的保护检测信号和IGBT型APF逆变桥能够产生的保护检测信号为控制器提供保护检测信息。
2、本实用新型采用IGBT型APF逆变桥，利用IGBT器件成本、容量大的优势，能够用于治理电网中较低频率谐波；采用SiC MOSFET型APF逆变桥，利用SiC MOSFET器件开关频率高的特点，用于电网中较高频率谐波治理。在有效治理电网宽频域谐波的同时也降低了治理装置的成本。
3、本实用新型的控制器部分采用DSP芯片处理器和FPGA芯片处理器组合方式，利用DSP计算能力强的优势，快速运行相关算法，并利用FPGA逻辑运算能力强、时钟频率高的特点，产生高频驱动信号驱动APF逆变桥开关器件，并在故障时能迅速反应提供故障闭锁信号。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的一种组合型宽频域谐波治理装置的结构示意图；
其中：1-SiC MOSFET型APF逆变桥，2-IGBT型APF逆变桥，3-控制器，31-FPGA芯片处理器，32-DSP芯片处理器，4-电网侧，5-宽频域谐波源；
图2是本实用新型的SiC MOSFET型APF逆变桥的结构示意图；
图3是本实用新型的IGBT型APF逆变桥的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实施新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型所提供的一种组合型宽频域谐波治理装置包括：SiCMOSFET型APF逆变桥1、IGBT型APF逆变桥2及控制器3；控制器3包括相连接的FPGA芯片处理器31和DSP芯片处理器32。
SiC MOSFET型APF逆变桥1的输出端接在宽频域谐波源5的电网侧4，SiC MOSFET型APF逆变桥1的保护检测信号端与FPGA芯片处理器31的保护信号I/O口连接；
IGBT型APF逆变桥2的输出端接在宽频域谐波源5侧，IGBT型APF逆变桥2的保护检测信号端与FPGA芯片处理器31的保护信号I/O口连接；
FPGA芯片处理器31的电流检测信号端接在宽频域谐波源5的电网4和宽频域谐波源5之间，FPGA芯片处理器31的发波I/O口与SiC MOSFET型APF逆变桥1的器件驱动接口连接，FPGA芯片处理器31的发波I/O口与IGBT型APF逆变桥2的器件驱动接口连接；
FPGA芯片处理器31的通用I/O口和DSP芯片处理器32的数据总线、控制总线及地址总线接口连接。
SiC MOSFET型APF逆变桥1用于发出频率谐波与宽频域谐波源中较高频率谐波相抵消；IGBT型APF逆变桥2用于发出频率谐波与宽频域谐波源中较低频率谐波相抵消，例如通过SiC MOSFET型APF逆变桥1发出23次及以上频率的谐波与宽频域谐波源中相应的频率谐波相抵消，通过IGBT型APF逆变桥2用于发出23次以下频率的谐波与宽频域谐波源中相应的频率谐波相抵消，从而达到频率谐波相抵消；控制器3通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，控制SiC MOSFET型APF逆变桥1和IGBT型APF逆变桥2产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的谐波，从而进行谐波治理。
本实施例中，如图2所示，SiC MOSFET型APF逆变桥1采用三相半桥连接形式，其中每个桥臂SiC MOSFET器件反并联续流二极管，逆变桥直流侧并联稳压电容，交流输出侧串联L型滤波器；如图3所示，IGBT型APF逆变桥2同样采用三相半桥连接形式，其中每个桥臂IGBT器件反并联续流二极管，逆变桥直流侧并联稳压电容，交流输出侧串联L型滤波器；控制器3中FPGA芯片处理器31-采用的型号为Cydone IV E EP4CE10E22C8N，DSP芯片处理器32采用的型号为TMS320F28335。
对本实用新型组合型宽频域谐波治理装置的工作原理进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本实用新型：
如图1所示，SiC MOSFET型APF逆变桥1安装在靠近电网一侧，而IGBT型APF逆变桥2安装在靠近宽频域谐波源一侧。
首先控制器3分别检测得到靠近电网侧4线路电流信号和靠近宽频域谐波源5侧线路电流信号，PFGAP芯片处理器对靠近电网侧4线路电流信号和靠近宽频域谐波源5侧线路电流信号进行高速采样，得到谐波采样信号并送入DSPP芯片处理器32；在DSPP芯片处理器32中谐波采样信号分别利用谐波提取算法提取出较高次谐波分量和较低次谐波分量，并将提取到的谐波分量取反作为谐波调制信号传递给PFGA芯片处理器；PFGA芯片处理器根据谐波调制信号产生驱动信号分别驱动SiC MOSFET型APF逆变桥1和IGBT型APF逆变桥2产生与检测到的谐波幅值相等相位相差180°的谐波，从而实现宽频域谐波治理。
在SiC MOSFET型APF逆变桥1和IGBT型APF逆变桥2治理宽频域谐波的同时，SiCMOSFET型APF逆变桥1产生的保护检测信号和IGBT型APF逆变桥2产生的保护检测信号为PFGA芯片处理器提供保护检测信息，逆变桥发生故障后，控制器检测到故障电流或故障电压信号超过一定阈值，控制器经简单逻辑判断（常规硬件保护，不需要特殊算法实现）直接向发送SiC MOSFET型APF逆变桥1和IGBT型APF逆变桥2的发送故障闭锁信号控制故障装置停止工作。
综上，本实用新型一种组合型宽频域谐波治理装置，通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，使装置本身产生与检测到的谐波幅值相等相位相差180°的谐波，使之与谐波源产生的谐波相抵消，从而达到谐波治理。
以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种组合型宽频域谐波治理装置，其特征在于：包括：
SiC MOSFET型APF逆变桥；
IGBT型APF逆变桥；及
控制器，其分别与所述SiC MOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和宽频域谐波源电网连接，所述控制器通过检测宽频域谐波源产生的宽频域电流谐波，控制SiC MOSFET型APF逆变桥和IGBT型APF逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的谐波，从而进行谐波治理。
2.根据权利要求1所述的组合型宽频域谐波治理装置，其特征在于：所述控制器包括相连接的FPGA芯片处理器和DSP芯片处理器，所述FPGA芯片处理器分别与SiC MOSFET型APF逆变桥、IGBT型APF逆变桥和宽频域谐波源的电网侧连接。
3.根据权利要求1所述的组合型宽频域谐波治理装置，其特征在于：所述SiC MOSFET型APF逆变桥接在宽频域谐波源的电网侧，所述IGBT型APF接在宽频域谐波源侧。
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| CN201922146084.0U CN211183424U (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种组合型宽频域谐波治理装置 |
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| CN112909944A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 广东志成冠军集团有限公司 | 一种混合电能治理装置和方法 |
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