一種配電網(wǎng)有源電力濾波的控制裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公布了一種配電網(wǎng)有源電力濾波的控制裝置，由驅(qū)動(dòng)電路（３）、繼電保護(hù)電路（４）、人機(jī)交互電路（５）、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）以及控制和運(yùn)算電路（７）組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）的輸入端接外部數(shù)據(jù)采集電路（１）的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）的輸出端依次串接控制和運(yùn)算電路（７）、驅(qū)動(dòng)電路（３）后接外部橋式變流器（２）的控制端，控制和運(yùn)算電路（７）分別與繼電保護(hù)電路（４）和人機(jī)交互電路（５）雙向連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)檢測出諧波和無功電流，并發(fā)出補(bǔ)償電流，從而改善電能質(zhì)量。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種帶有無功補(bǔ)償功能的有源電力濾波的控制裝置，屬于改善電 能質(zhì)量的控制裝置的

技術(shù)介紹
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載日益增多，如整 流器、變頻器、UPS、家用電器及計(jì)算機(jī)等。這些非線性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波電流并注入到電網(wǎng) 中，使電網(wǎng)中的電壓波形產(chǎn)生畸變，從而造成電網(wǎng)的諧波污染。另外，沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載， 如電弧爐、焊接設(shè)備等在運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動(dòng)、閃變、三 相不平衡日益嚴(yán)重，危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中不僅大多數(shù)負(fù)荷要消耗無功功率，而且大多數(shù)各級(jí)變壓器、線 路電抗等網(wǎng)絡(luò)組件也要消耗無功功率。電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)組件和負(fù)荷需要的無功功率必須從 網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)地方獲得。如果這些所需要的無功功率由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過長距離輸送，顯然 是不合理的，通常也是不可能的；如果這些所需要的無功功率不能及時(shí)得到補(bǔ)償，電力系統(tǒng) 的安全運(yùn)行以及用電設(shè)備的安全就會(huì)受到影響。因此，無功功率補(bǔ)償對(duì)電力系統(tǒng)有著重要眉、ο針對(duì)諧波污染傳統(tǒng)方法是采用LC濾波裝置。但這種方法的主要缺陷是補(bǔ)償特性 受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒 毀。此外，它只能補(bǔ)償固定次諧波，補(bǔ)償效果不理想。目前普遍的無功補(bǔ)償裝置是并聯(lián)電容器。但是并聯(lián)電容器組是離散量，無法做無 功功率的連續(xù)補(bǔ)償，而且在系統(tǒng)中存在諧波時(shí)，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波放大，電容 器因此燒毀的事故也時(shí)有發(fā)生。而有源濾波器既可以動(dòng)態(tài)抑制諧波，又能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，還可以抑制電壓 波動(dòng)、電壓閃變和三相不平衡，并且可以有效實(shí)時(shí)的抑制電網(wǎng)各次諧波電流，不受系統(tǒng)運(yùn)行 方式和諧波電流變化的影響，不會(huì)與電網(wǎng)發(fā)生串并聯(lián)諧振，因此成為電能質(zhì)量發(fā)展的新方 向。然而有源濾波器的現(xiàn)有技術(shù)并不是非常成熟，尤其體現(xiàn)在控制部分。控制部分的好壞 直接影響濾波效果和補(bǔ)償效果，目前國內(nèi)各大廠商均處于摸索前進(jìn)階段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種配電網(wǎng)有源電力濾波的 控制裝置，可以檢測出諧波和無功電流，并發(fā)出補(bǔ)償電流，從而改善電能質(zhì)量。本技術(shù) 為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本技術(shù)一種配電網(wǎng)有源電力濾波的控制裝置，其特征在于由驅(qū)動(dòng)電路、繼電 保護(hù)電路、人機(jī)交互電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及控制和運(yùn)算電路組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸 入端接外部數(shù)據(jù)采集電路的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端依次串接控制和運(yùn)算電路、驅(qū) 動(dòng)電路后接外部橋式變流器的控制端，控制和運(yùn)算電路分別與繼電保護(hù)電路和人機(jī)交互電路雙向連接。本技術(shù)的有益效果是1、可檢測系統(tǒng)電流，分離出其基波和無功成分，輸出與系統(tǒng)諧波和無功成分反相 的電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)主功率電路發(fā)出補(bǔ)償電流，從而達(dá)到濾除諧波補(bǔ)償無功的目的。2、有源濾波器補(bǔ)償后系統(tǒng)電流的THD(電流諧波總畸變率)小于5%，補(bǔ)償后系統(tǒng) 功率因數(shù)大于0. 99，顯示本裝置投入電網(wǎng)時(shí)三相電網(wǎng)電流變化的動(dòng)態(tài)過程，其響應(yīng)時(shí)間小 于125us，并且過渡過程平穩(wěn)可靠，優(yōu)于傳統(tǒng)的控制方法。3、可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的濾除配電網(wǎng)中2到60次諧波，可瞬時(shí)連續(xù)吞吐系統(tǒng)無功功率， 提高電能質(zhì)量，保證電力用戶用電安全，節(jié)約能源，帶來直接的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。附圖說明圖1是有源濾波器控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明本技術(shù)如圖1 控制電路由數(shù)據(jù)采集電路1，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6，控制和運(yùn)算電路 7，驅(qū)動(dòng)電路3，繼電保護(hù)電路4以及人機(jī)交互電路5組成。數(shù)據(jù)采集電路1采集三組信號(hào) 系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和裝置輸出電流。將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，送入雙DSP(數(shù)字信號(hào)處理 器)構(gòu)成的運(yùn)算和控制電路7。運(yùn)算和控制電路7將輸入數(shù)據(jù)根據(jù)瞬時(shí)無功理論將電流諧 波和無功分量分離處來，再根據(jù)無差拍(Deadbeat)控制策略輸出PWM波(脈寬調(diào)制)到驅(qū) 動(dòng)電路3。驅(qū)動(dòng)電路3連接到IGBT的門極上2，驅(qū)動(dòng)IGBT的通斷。繼電保護(hù)電路4控制外 部開關(guān)的開通和關(guān)斷，由運(yùn)算和控制電路7控制。人機(jī)交互電路5，是裝置的操作界面，可以 設(shè)置參數(shù)，控制裝置啟動(dòng)。在每個(gè)開關(guān)周期控制電路都會(huì)把輸出電流信號(hào)與指令信號(hào)作比較，將誤差量疊加 到下個(gè)開關(guān)周期的指令電流中，保證補(bǔ)償精度。本裝置的PWM控制策略采用Deadbeat (無差拍)控制算法，這種方法計(jì)算量較大， 但其開關(guān)頻率固定、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)十分適用于并網(wǎng)逆變器的數(shù)字控制。其硬件基礎(chǔ)是 高性能的雙DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。與模擬控制相比，數(shù)字化控制具有控制靈活、易改變控 制算法和硬件調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。這種方法的原理是在每一個(gè)開關(guān)周期的開始時(shí)刻，采樣逆 變器并網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的電流i，并且預(yù)測出下一周期開始時(shí)刻逆變器并網(wǎng)側(cè)的電流參考值j，由 差值j_i計(jì)算出開關(guān)器件的開關(guān)時(shí)間，使i在下一周期開始時(shí)刻等于j，根據(jù)該值得出需要 的占空比，進(jìn)而計(jì)算出脈沖寬度。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種配電網(wǎng)有源電力濾波的控制裝置，其特征在于：由驅(qū)動(dòng)電路（３）、繼電保護(hù)電路（４）、人機(jī)交互電路（５）、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）以及控制和運(yùn)算電路（７）組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）的輸入端接外部數(shù)據(jù)采集電路（１）的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（６）的輸出端依次串接控制和運(yùn)算電路（７）、驅(qū)動(dòng)電路（３）后接外部橋式變流器（２）的控制端，控制和運(yùn)算電路（７）分別與繼電保護(hù)電路（４）和人機(jī)交互電路（５）雙向連接。

【技術(shù)特征摘要】
一種配電網(wǎng)有源電力濾波的控制裝置，其特征在于由驅(qū)動(dòng)電路(3)、繼電保護(hù)電路(4)、人機(jī)交互電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)以及控制和運(yùn)算電路(7)組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)的輸入端接外部數(shù)據(jù)采集電路(1)的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)的輸出端依次串...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳國偉，姜筱鋒，倪楓，
申請(專利權(quán))人：鎮(zhèn)江中茂電子科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：32[中國|江蘇]