[发明专利]基于FFT的混合型无功补偿及谐波治理装置

摘要

本发明公开了一种基于FFT的混合型无功补偿及谐波治理装置，包括有无源滤波器、用于滤除2、4次谐波的混合型电力有源滤波器、IGBT驱动电路、信号调理电路及DSP控制电路，所述的无源滤波器由星型接法的5次、7次及11次单调谐无源滤波器构成，混合型电力有源滤波器采用无源部分和有源部分级联构成，无源部分采用调谐在7.1次基波频率的单调谐无源滤波器组成，有源部分采用三相全桥IGBT逆变器的结构，本发明实现了从非线性负荷中提取出2次、4次谐波电流的信号，并把它作为该电力有源滤波器的控制信号，从而实现对该电力有源滤波器的有效控制，有效地滤除2、4次谐波电流。

主权项

1.一种基于FFT的混合型无功补偿及谐波治理装置，其特征在于：包括有无源滤波器、用于滤除2、4次谐波的混合型电力有源滤波器、IGBT驱动电路、信号调理电路及DSP控制电路，所述的DSP控制电路包括DSP数字信号处理器、FPGA可编程逻辑器件、外置的ADC转换器、锁相环电路及无功控制，所述的无源滤波器由星型接法的5次、7次及11次单调谐无源滤波器构成，无源滤波器接在变压器低压侧的三相相线上，其中性点接在中性线上，混合型电力有源滤波器采用无源部分和有源部分级联构成，无源部分采用调谐在7.1次基波频率的单调谐无源滤波器组成，有源部分采用三相全桥IGBT逆变器的结构，混合型电力有源滤波器接在变压器低压侧的三相相线上，三相电压信号经过锁相环电路进行相位锁定后，输出的高频信号送入FPGA电路中进行预分频和1024分频，1024分频后的脉冲信号又反馈回锁相环电路进行相位比较，预分频后的脉冲信号一路用于进行模数转换器ADC的启动转换控制，另一路用于FPGA里面的计数器进行1024的循环计数，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推断出2次谐波电压的当前相位角度θ₂，θ₂为2θ₁，及4次谐波电压信号的当前相位角度θ₄、θ₄即为4θ₁，负荷侧三相电流i_labc、电源侧三相电流i_sabc和滤波器侧三相电流i_fabc经过信号调理电路后送入模数转换器ADC后被转换为数字量，然后被FPGA读入，负荷侧三相电流i_labc、电源侧三相电流i_sabc的数字量读入FPGA后，经过窗函数去混叠处理，经过多路切换开关切换后分别送入FFT模块进行快速傅里叶变换，只取变换后的2次、3次及4次谐波的数值，然后分别把2次、4次谐波电流的数值及3次谐波电流的数值分别经过IFFT模块进行快速傅里叶反变换，就得到了负荷侧三相电流i_labc、电源侧三相电流i_sabc的数字化的2次、4次叠加的谐波电流瞬时值的数值，这个瞬时值就是2、4次电力有源滤波器的指令电流信号把经过FFT变换后的3次谐波电流的数值经过IFFT模块进行快速傅里叶反变换后就得到3次电力有源滤波器的指令电流信号2、4次电力有源滤波器的指令电流信号i_c24跟2、4次混合型电力有源滤波器的的实际输出电流i_c24，依次分别完成abc三相，其差值A1进行PID放大后与三角波信号进行比较，就得到控制谐波发生器的PWM脉宽调制信号，所有这些过程都是在DSP内部实现的,经过IGBT驱动电路放大后就可以控制三相逆变器的6个IGBT及三次谐波电力有源滤波器的2个IGBT工作，实现2、4次混合型电力有源滤波器及3次混合型电力有源滤波器的功能。