一种用于非线性负荷电网的并网变流器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于非线性负荷电网的并网变流器，由主电路和分别与之连接的驱动电路、控制电路组成，主电路包括谐振耦合式滤波电路或高阻抗T式滤波电路，谐振耦合式滤波电路包括无传输零点式、下边带传输零点式和上边带传输零点式，高阻抗T式滤波电路包括两个电感器和一个电容器，主电路包括整流电路与逆变电路，驱动电路包括脉冲发生器与脉冲输出器。本实用新型专利技术并网变流器通过特定滤波器的引入，克服了常规LC滤波电感量大、成本增加、装置体积增大、变流器控制不易的缺点，采用变流器电流与滤波器元件的配合调节，实现对非线性负荷电网谐波分量的间接控制，使系统具有较好的稳定性和动态性能。

【技术实现步骤摘要】
—种用于非线性负荷电网的并网变流器
本技术涉及电网并网装置
，尤其涉及一种用于非线性负荷电网的并网变流器。
技术介绍
随着工业负荷的不断发展及电力电子设备的大量应用，非线性负荷已经成为电力系统负荷的重要组成部分。据统计，目前20%的电力负荷通过各种形式的功率交换来实现，所以，对于非线性负荷电网而言，其主要弊端就在于所有非线性负荷都不同程度地产生谐波，从而产生大量的谐波污染。连续频谱的谐波电流，以及大量的分数次谐波电流对区域性电网，甚至整个电力系统的影响也表现的愈加明显与突出，因此，应该认真地加以分析对待。 在此类电网中，对常见的负载电机与电网起到连接作用的核心装置，当属并网用变流器。这种变流器的功率容量较大，直流母线两端的电压较高，一方面，负载所加载的谐波污染会通过变流器传送给电网，另一方面，为降低功率器件应力，变流器的PWM信号开关频率会受到限制，也会导致变流器网侧输出电流中的谐波分量增加，这样就严重影响着电网的电能质量造成功率因数偏低、出现谐波干扰，影响与上位控制器之间的通信，造成电能计量的不准确、继电保护设备的误动作、通信信息的丢失及干扰等。要解决这些问题，就必须进行针对非线性负荷电网并网变流器的技术研究。
技术实现思路
本技术提供了一种用于非线性负荷电网的并网变流器，目的在于实现非线性负荷电网与变流器所产生谐波分量的减弱与消除，提高系统对负载扰动和电网非线性波动的抗干扰能力。 为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是:一种用于非线性负荷电网的并网变流器，由主电路和分别与之连接的驱动电路、控制电路组成，所述主电路包括谐振耦合式滤波电路或高阻抗τ式滤波电路。 所述谐振耦合式滤波电路包括无传输零点式、下边带传输零点式和上边带传输零点式。 所述高阻抗T式滤波电路包括两个电感器和一个电容器，滤波电路两端均为高阻抗。 所述主电路包括整流电路与逆变电路。 所述驱动电路包括脉冲发生器与脉冲输出器。 所述控制电路为数模混合式。 本技术对谐波分量减弱消除的核心，在于滤波器的设计:在主电路选用谐振耦合式滤波电路时，由于电感的调节优化不仅要改变自身结构，而且要改变布局的整体结构，而电容只需调节极板的长度与间隙即可，故而电路以电感为设计变量，以电容为调节变量，通过在设计时，引入不同的电感排布结构，实现相应传输零点的引入，从而可以很好过滤掉非线性电网谐波分量中一些较陡的过渡带，更好实现过滤效果；在主电路选用高阻抗T式滤波电路时，也需要先确定T式滤波电路的参数，对于典型并网变流器，在不考虑电网谐波影响条件下，必须通过滤波电感衰减其输出电流中的开关频率谐波分量，随后考虑谐波影响，根据期望谐波电流幅值来确定T式滤波器中所需总电感量上限值，然后选取合适的电感量就可以获得对称的两个电感器参数值，电容器的值要考虑所选择的电容参数，既要对开关频率谐波电流有很好的分流作用，又要确保系统具有一定工作频带。 主电路中的整流电路与逆变电路分别起交流变换成直流、直流变换成交流的作用，为变流器的常规元件电路；驱动电路可以为触发电路，是控制变流器中功率开关元件通断的电路，包括脉冲输出器和脉冲发生器两部分，根据控制信号的要求，脉冲发生器产生一定频率，一定宽度或一定相位的脉冲，脉冲输出器将此脉冲的电平放大为适合变流器中功率开关元件的驱动信号，本技术可采用相位控制式触发电路。 控制电路采用模拟和数字混合控制方式，包括模拟谐波电流检测单元、直流稳压单元及数字PWM发生单元，采用模拟电路检测谐波电流，系统响应速度快、实时性好，没有计算负载电流的基波和谐波所需的巨大的计算量，直流稳压单元与数字式PWM发生单元虽为常规技术，但其共同作用不仅能可靠产生PWM信号，同时容易实现死区控制和稳定保护的功能。 本技术所选用的并网变流器，通过特定滤波器的引入，克服了常规LC滤波电感量大、成本增加、装置体积增大、变流器控制不易的缺点，采用变流器电流与滤波器元件的配合调节，实现对非线性负荷电网谐波分量的间接控制，再配合电网的其他控制策略，如电压前馈补偿等，可以大大提高电网系统对谐波分量的抗干扰能力，使系统具有较好的稳定性和动态性能。 【附图说明】 图1是本技术原理结构图。 图2是实施例一中谐振耦合式滤波电路结构图。 图3是实施例二中谐振耦合式滤波电路结构图。 图4是实施例三中谐振耦合式滤波电路结构图。 图5是T式滤波电路结构图。 图6是相位控制式驱动电路结构图。 [0021 ]图7是控制电路原理结构图。 【具体实施方式】 实施例一 如图1、图2、图6、图7所示，一种用于非线性负荷电网的并网变流器，由主电路1和分别与之连接的驱动电路2、控制电路3组成，主电路所包括滤波电路8为谐振耦合式滤波电路，实施例优选为无传输零点式，主电路1还包括整流电路4与逆变电路5，两者分别与滤波电路8连接，驱动电路2包括相互连接的脉冲发生器6与脉冲输出器7，控制电路3为数模混合式，包括模拟谐波电流检测单元9、直流稳压单元10及数字PWM发生单元11。 在滤波器设计时，主电路选用谐振耦合式滤波电路，由于电感的调节优化不仅要改变自身结构，而且要改变布局的整体结构，而电容只需调节极板的长度与间隙即可，故而电路以电感为设计变量，以电容为调节变量，通过在设计时，引入不同的电感排布结构，实现相应传输零点的引入，从而可以很好过滤掉非线性电网谐波分量中一些较陡的过渡带，更好实现过滤效果。本实施例所选用的为无传输零点式，以电网母线电压400V，开关频率设为 2kHz，额定电流 35A 时为例，则电路中 C01=C23=100uF, C12=50uF, CR=20uF, L=0.5mH，其中L为给定值，其他参数值均是与L相关的推到近似值，这就有利于在设计的过程中，先估计一个合适大小的电感值L，利用其值计算其它元件值。各元件值得知后分别对其进行建模，再根据电路的总体布局，把各元件搭构起来。实现在不改变电感和整体布局的情况下，只对各个电容值调整即可，大大缩短了滤波器针对工况实际调整构建所需要的时间。 主电路中的整流电路与逆变电路分别起交流变换成直流、直流变换成交流的作用，为变流器的常规元件电路；驱动电路可以为触发电路，是控制变流器中功率开关元件通断的电路，包括脉冲输出器和脉冲发生器两部分，根据控制信号的要求，脉冲发生器产生一定频率，一定宽度或一定相位的脉冲，脉冲输出器将此脉冲的电平放大为适合变流器中功率开关元件的驱动信号，本技术可采用相位控制式触发电路，以4个晶闸管构成触发电桥，连接电阻导向输出，实现不同相位的电流输出切换，电路还可以根据变流器主电路相数分为单相、三相和多相相控触发电路。在多相相控触发电路中，各晶闸管，特别是同一相的一对晶闸管的触发滞后角的一致是非常重要的。如各晶闸管的触发电路移相通道相同，则触发滞后角相同。相控触发电路按移相通道还可分为单通道、三通道和多通道。单通道的相控触发电路的触发滞后角一致性好，三通道的次之，多通道的最差。 数模混合式控制电路中，模拟谐波电流检测单元，采用模拟芯片将负载电流中的基波分量和谐波分量分离后，实时检测出负载电流中的谐波分量；直流稳压单元采用电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非线性负荷电网的并网变流器，其特征在于：由主电路和分别与之连接的驱动电路、控制电路组成，所述主电路包括谐振耦合式滤波电路或高阻抗T式滤波电路；所述高阻抗T式滤波电路包括两个电感器和一个电容器，滤波电路两端均为高阻抗；所述主电路包括整流电路与逆变电路；所述驱动电路包括脉冲发生器与脉冲输出器；所述控制电路为数模混合式。

【技术特征摘要】
1.一种用于非线性负荷电网的并网变流器，其特征在于:由主电路和分别与之连接的驱动电路、控制电路组成，所述主电路包括谐振耦合式滤波电路或高阻抗T式滤波电路；所述高阻抗T式滤波电路包括两个电感器和一个电容器，滤波电路两端均为高阻抗；所述主电路包括整流电路与逆变电路；所述驱动电路包括脉冲发生器与脉冲输出器；所述控制电路为数模混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚楠，罗道军，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司南阳供电公司，
类型：新型
国别省市：北京;11