[发明专利]多通道谐波有源抑制装置及方法

说明书

本发明公开了一种多通道谐波有源抑制装置及方法，装置包括第一电流传感器、第二电流传感器、主控单元、信号处理单元、信号合成单元和功率放大单元，第一电流传感器与主控单元相连，第二电流传感器与信号处理单元相连，主控单元与信号处理单元相连，信号处理单元的输出端与信号合成单元的输入端相连，信号合成单元的输出端与功率放大单元的输入端相连，功率放大单元的输出端通过信号注入点与电网母线短接；所述第一电流传感器、第二电流传感器与电网母线不直接相连，但安装于电网母线的信号注入点的两侧。本发明实时监测电网中的谐波状态，跟踪目标谐波频率变化，同时对电网中的多个谐波成分进行精确补偿；信号处理单元可根据实际增加或减少。

技术领域

本发明涉及电磁兼容领域，具体涉及一种多通道谐波有源抑制装置及方法，对电路中的多个谐波同时进行抑制，主要用于抑制供电网络特别是整流发电机输出的直流电网中出现的各次谐波干扰。

背景技术

在供电、用电系统中，当正弦电压施加在非线性电路或者非正弦电压施加在线性电路上时，都会产生非正弦电流，非正弦的周期性电流当中含有谐波成分，通过傅里叶级数分解，可知谐波频率理论上是基波频率的整数倍，谐波次数为谐波频率与基波频率的整数比。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使绝缘材料老化，使用寿命缩短；另外，谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振严重时导致电气设备故障乃至烧毁；谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱；对于电力系统外部，谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰。因此，谐波的治理成为电磁兼容学科及电气工程学科中非常重要的研究领域。目前，通过某种装置，向电网中注入与谐波电流大小相等，相位相反的电流，从而抵消谐波的方法得到了广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有通信设备谐波治理存在的上述问题，提供一种多通道谐波有源抑制装置及方法，实时监测电网中的谐波状态，采用一定的算法跟踪目标谐波频率变化，可以同时对电网中的多个谐波成分进行精确补偿。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

多通道谐波有源抑制装置，包括第一电流传感器、第二电流传感器、主控单元、信号处理单元、信号合成单元和功率放大单元，第一电流传感器与主控单元相连，第二电流传感器与信号处理单元相连，主控单元与信号处理单元相连，信号处理单元的输出端与信号合成单元的输入端相连，信号合成单元的输出端与功率放大单元的输入端相连，功率放大单元的输出端通过信号注入点与电网母线短接；所述第一电流传感器、第二电流传感器与电网母线不直接相连，但安装于电网母线的信号注入点的两侧。

按上述方案，所述第一电流传感器、第二电流传感器采用罗科夫斯基(Rogwski)线圈，做成以柔软非金属(如塑料)为骨架的开合式结构。

按上述方案，所述主控单元采用基于ARM芯片STM32F407的控制器，控制器设置I2C通信协议接口和ADC接口，I2C通信协议接口与信号处理单元连接，ADC接口与第一电流传感器的罗科夫斯基线圈连接。

按上述方案，所述信号处理单元包括母板和C1、C2、...CX共X个控制单元板，母板上至少设置X个金手指插槽、I2C通信协议接口、模拟信号接口以及与信号合成单元连接的接口，X个金手指插槽分别用于安插C1、C2、...CX控制单元板并向各个控制单元板供电和通信(还可以设置备用的金手指插槽，用于安插额外的控制单元板从而增强系统功能)；I2C通信协议接口与控制器的I2C通信协议接口连接，模拟信号接口与第二电流传感器的罗科夫斯基线圈连接。

按上述方案，各个控制单元板的硬件规格完全相同，由ARM芯片STM32F407及若干外围电路组成，其中ARM芯片的I2C通信协议接口引脚、ADC接口引脚、DAC引脚、芯片电源引脚均引接至电路板下端的金手指插头，金手指插头的接口物理尺寸及引脚定义与母板上的金手指插槽相匹配。