[发明专利]带自补偿功能的电流谐波发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流谐波发生装置，具体而言涉及一种带自补偿功能的电流谐波发生装置。

背景技术

随着高新技术产业的飞速发展以及传统行业采用计算机管理技术和先进控制技术的应用，电力用户中对电能质量敏感的负荷所占比重越来越大，人们对供电质量和供电可靠性提出了更新、更高的要求。

应运而生的用户电力技术（Custom Power）是指把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对电力可靠性和电能质量的要求为依据，为用户提供所需要的电力。为改善电能质量，减小不合格电能所带来的损失，通常的做法是在用户和电网间安装一些用户电力设备（Custom Power Devices,简称CPD），如：有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、动态不间断电源（DUPS）以及统一电能质量控制器（UPQC）等。

为测试这些控制设备解决电能质量问题的能力，检验电气设备工作性能是否合乎要求，急需一种能够模拟各种现实工况环境的电能质量干扰装置，即电流谐波发生装置，便于测试电能质量补偿装置的补偿效果和仪器、仪表的抗干扰能力。

发明内容

本发明的目的在于：

提供一种带自补偿功能的电流谐波发生装置，发出60次以内的谐波和谐波15到20种合成波形，模拟各种现实工况环境的电能质量干扰状况，以达到测试电能质量补偿装置的补偿效果和抗干扰能力的目的。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种带自补偿功能的电流谐波发生装置，其特征在于：包括桥式变流器、电解电容器、电抗器、控制和运算电路、数据采集电路、电压霍尔传感器和滤波模块；其中电压霍尔传感器的一次线连接在电网母线上，电压霍尔传感器的二次线通过数据采集电路连接到控制和运算电路得输入端，电抗器的一端分别接电网母线和滤波模块的输入端，滤波模块的输出端接电网母线的任意一相，电抗器的另一端分别接数据采集电路和桥式变流器的输入端，桥式变流器的控制端接控制和运算电路的控制端，电解电容器并联于变流器的正负极母线间，电解电容器的正极接数据采集电路的输入端。

本发明的有益效果在于：

1、发出2-60次谐波，并且可以发出这些波形的合成波形，谐波电流的幅值和次数可以通过编程实现；模拟各种现实工况环境的电能质量干扰状态，控制方便；

2、带有自补偿功能，使谐波在模拟工况环境下又不会对电网进行损害。

附图说明

图1是本发明的带自补偿功能的电流谐波发生装置的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例，进一步阐明本发明的内容；

如附图1所示，装置是由6个IGBT构成的变流器1、6个IGBT构成的变流器2、直流电容器组3、电抗器7、电抗器11、LRC滤波8、LRC滤波12、CT9、CT10、接触器6、数据采集电路5和控制及运算电路4共同组成的。

数据采集电路5控制电路4由模数转换电路，基于DSP的控制和运算电路，驱动电路，继电保护电路和电平转换电路以及人机交互电路组成。

当接触器6闭合时，装置开始工作。变流器1和变流器2各由6只IGBT和续流二极管构成的3桥臂H结构，该结构由直流电容器3组供电，变流器1通过PI控制方法调节直流电容两端3电压。一般来说直流电压越高，可发出的谐波次数越高，本装置碍于硬件限制，选取850V作为直流侧电压。变流器2在变流器1发出谐波电流的同时发出幅值相同、相位相同、方向相反的电流波形。使之在电网接入侧电流基本不含有谐波分量。

变流器1和变流器2在本装置中作为主要执行部件，各桥臂通过PWM控制策略将直流电压加在电抗器7和电抗器11上，从而得到谐波和补偿电流。

在每个开关周期控制电路都会把输出电流信号与指令信号作比较，将误差量加到下个开关周期的指令电流中，保证补偿精度。

本装置的PWM控制策略采用Deadbeat控制算法；其硬件基础是高性能的双DSP实现。与模拟控制相比，数字化控制具有控制灵活、易改变控制算法和硬件调试方便等优点；这种方法的原理是在每一个开关周期的开始时刻，采样逆变器并网侧产生的电流i，并且预测出下一周期开始时刻逆变器并网侧的电流参考值j，由差值j-i计算出开关器件的开关时间，使i在下一周期开始时刻等于j。这种方法计算量较大，但其开关频率固定、动态响应快的特点十分适用于并网逆变器的数字控制。