电网谐波与闪变综合抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电网谐波与闪变综合抑制装置，包括主电路和控制电路，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得电网的电压信号、电流信号，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得主电路的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路的控制驱动信号端口连接于主电路的控制驱动端，上述控制电路还用于将采样得到的电网三相电流ｉａ、ｉｂ、ｉｃ数据通过变换得到等效电导Ｇｐ（ｔ）、Ｇｑ（ｔ），然后得到等效电导的交流分量Ｇｐｈ、Ｇｑｈ，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量ｉαｈ、ｉβｈ、ｉ０ｈ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于IGBT器件的电网谐波与闪变综合抑制装置，属于电能质量方面谐波补偿

技术介绍
20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到了广泛应用，同时，为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电和FACTS技术不断投入实际工程应用，调速电机以及无功功率补偿电容器也大量投入运营。这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。另外，冲击性、波动性负荷，例如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且还会产生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题。但另一方面，随着各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量的要求越来越高，因此电力系统必须要能够对电网谐波与闪变进行抑制。过去，国内外大量使用无源滤波装置(Passive Filter)来解决谐波方面的问题。传统的无源LC滤波器可以减少谐波，改善交流负载的功率因数，但存在着明显的不足与缺陷；设计的无源滤波器通常选定特定频率，只能滤除指定次谐波；存在与电网发生谐振的可能性；对电网阻抗和频率变化也十分敏感。另外，也存在着体积大、损耗大等问题。由于无源滤波具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波。随着计算机技术的发展、控制水平的提高，以及对电力电子装置研究的深入，提高电能质量装置的发展方向集中在控制灵活、性能优异的电力电子装置上，本着节约资源和投资的原则，一机多能又成为电力电子装置的未来发展方向。
技术实现思路
本专利技术提出了一种可以抑制闪变、消除谐振发生危险并能保证快速检测、提高精度的电网谐波与闪变综合抑制装置，本专利技术具有高度可控性和快速响应性的优点，可靠性和稳定性高。本专利技术采用如下技术方案一种电网谐波与闪变综合抑制装置，包括主电路和控制电路，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得电网的电压信号、电流信号，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得主电路的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路的控制驱动信号端口连接于主电路的控制驱动端，上述控制电路还用于将采样得到的电网三相电流ia、ib、ic数据通过变换得到等效电导Gp(t)、Gq(t)，然后得到等效电导的交流分量Gph、Gqh，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量iαh、iβh、i0h。主电路在控制电路的控制信号的控制下，通过整流电路对电网的交流电进行整流为电容提供直流电压，同时在控制信号的控制下通过逆变电路将直流电逆变成不同频率的交流电，以抵消由于非线性负载工作时产生的电网谐波，并且可以补偿负载的无功功率，从而调节功率因数并且抑制电压闪变。电压传感器和电流传感器检测线路和电容上的电压、检测整流和逆变电路四个桥臂、配电网络上的电流，并将检测结果传输至控制电路。控制电路得到来自传感器的控制信号进行判断、计算，采用合适的检测与控制算法对主电路中的逆变电路和整流电路进行准确、实时的控制，从而对配电网系统中的电网谐波和闪变进行综合抑制。与现有技术相比，本专利技术的主电路具有如下优点●由于该装置可以检测配电网系统的谐波和无功电流，因此本装置不仅能补偿各次谐波，还可以补偿无功从而抑制闪变，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；●由于本装置属于采用电力电子器件的有源滤波装置，所以本装置的滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；●由于本装置采用新型的检测算法，因此本装置具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等优点。●该装置针对谐波和无功的特点设计了一种新型的检测算法，可以减少近1/3的运算量，保证了检测的快速，同时也提高了精度，为对谐波和无功的实时的综合抑制提供了基础。●本装置采用冗余对称设计，逆变电路也可以实现整流功能，同时整流电路也可以实现逆变功能。正常工作时分别进行整流与逆变，当某个部分发生故障时可以将该部分电路停止，而采用其对称部分同时进行整流和逆变，以实现电网谐波和闪变进行综合抑制，这样可以大大提高系统的可靠性和稳定性。附图说明图1为新型电网谐波与闪变综合抑制装置中主电路部分的连接示意图，其中1-1部分为逆变电路，1-2为直流侧电容，1-3部分为整流电路，1-4和1-5为投切开关与电感电路。图2为新型电网谐波与闪变综合抑制装置中控制电路的系统组成示意，其中2-1电压/电流传感器及A/D采样部分，图中211为霍尔电压、电流传感器，212，213，214，215为四片A/D芯片AD7865；2-2部分为CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)及开关量输入、输出部分，图中221为CPLD芯片XC95144；2-3部分为控制电路的人机接口部分，图中231为双口RAM数据存储芯片IDT70V08，232为液晶显示屏，233为液晶显示控制芯片SED1335，234为51单片机芯片W77E58，235为键盘；图中2-4部分为控制电路的数据通讯部分，图中241为以太网收发芯片LXT971，242为串口通信RS485芯片，243为串口通信RS232芯片；2-5部分为外部存储器扩展部分，图中251、252为两片同步动态随机存储芯片IS42SI16400A，253、254为两片FLASH存储芯片SST39VF160；2-6部分为控制电路的FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)部分，图中261为FPGA芯片，采用EP1C6Q240C8芯片；2-7部分为控制电路的主控制芯片电路部分，图中271为主控芯片，采用ARM9系列的AT91RM9200芯片。图3新型电网谐波与闪变综合抑制装置的结构图。其中1为系统的主电路部分，1-1部分为逆变电路，1-2为直流侧电容，1-3部分为整流电路，1-4和1-5为投切开关与电感。2为系统的控制电路。3为交流电源系统，4为非线性负载，PT1、PT2为电压传感器，CT1、CT2为电流传感器。图4新型谐波电流及无功电流检测方法原理图，图中A部分是计算等效电导的变换，图中B部分是数字低通滤波器部分，图中C部分是计算补偿电流的变换部分。图5是本专利技术的A/D采样电路图。图6是本专利技术的CPLD电路图。图7是本专利技术的外部存储器扩展电路图。图8是本专利技术的FPGA器件与ARM芯片的连接图。图9是本专利技术的ARM微处理器电路图。具体实施例方式一种电网谐波与闪变综合抑制装置，包括主电路1和控制电路2，控制电路2分别通过电压传感器PT1、电流传感器CT3获得电网的电压信号、电流信号，控制电路2分别通过电压传感器PT2、电流传感器CT1、CT2获得主电路1的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路2的控制驱动信号端口连接于主电路1的控制驱动端，上述控制电路2还用于将采样得到的电网三相电流ia、ib、ic数据通过变换得到等效电导Gp(t)、Gq(t)，然后得到等效电导的交流分量Gph、Gqh，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量iαh、iβh、i0h。所述的电网谐波与闪变综本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网谐波与闪变综合抑制装置，其特征在于：包括主电路（１）和控制电路（２），控制电路（２）分别通过电压传感器（ＰＴ１）、电流传感器（ＣＴ３）获得电网的电压信号、电流信号，控制电路（２）分别通过电压传感器（ＰＴ２）、电流传感器（ＣＴ１、ＣＴ２）获得主电路（１）的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路（２）的控制驱动信号端口连接于主电路（１）的控制驱动端，上述控制电路（２）还用于将采样得到的电网三相电流ｉａ、ｉｂ、ｉｃ数据通过变换得到等效电导Ｇｐ（ｔ）、Ｇｑ（ｔ），然后得到等效电导的交流分量Ｇｐｈ、Ｇｑｈ，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量ｉαｈ、ｉβｈ、ｉ０ｈ。

【技术特征摘要】
1.一种电网谐波与闪变综合抑制装置，其特征在于包括主电路(1)和控制电路(2)，控制电路(2)分别通过电压传感器(PT1)、电流传感器(CT3)获得电网的电压信号、电流信号，控制电路(2)分别通过电压传感器(PT2)、电流传感器(CT1、CT2)获得主电路(1)的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路(2)的控制驱动信号端口连接于主电路(1)的控制驱动端，上述控制电路(2)还用于将采样得到的电网三相电流ia、ib、ic数据通过变换得到等效电导Gp(t)、Gq(t)，然后得到等效电导的交流分量Gph、Gqh，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量iαh、iβh、i0h。2.根据权利要求1所述的电网谐波与闪变综合抑制装置，其特征在于主电路(1)，包括电容C1(1-2)、第一电感L与开关电路及第二电感L与开关电路(1-4、1-5)，第一和/或第二电感L与开关电路包括四路由串联的电感L与开关电路构成的支路，在第一电感L与开关电路(1-4)与电容C1(1-2)之间设有逆变电路(1-1)，并且，逆变电路(1-1)的sa、sb、sc、sn交流输入端分别与四路第一电感L与开关电路(1-4)支路的sa、sb、sc、sn端连接，逆变电路(1-1)的直流端与电容C1(1-2)的DC+、DC-直流端连接；在第二电感L与开关电路(1-5)与电容C1(1-2)之间设有整流电路(1-3)，并且，整流电路(1-3)的整流电路(1-3)的直流端与与电容C1(1-2)的DC+、DC-直流端连接，整流电路的(1-3)的1a、1b、1c、1n交流端分别与四路第二电感L与开关电路(1-5)支路的1a、1b、1c、1n端连接。3.根据权利要求2所述的电网谐波与闪变综合抑制装置，其特征在于逆变电路(1-1)包括4路桥臂，桥臂的两端分别相互连接且该两端分别为逆变电路(1-1)的直流端，每路桥臂2个串联的电力电子开关组成，4路桥臂的中点分别为逆变电路(1-1)的sa、sb、sc、sn交流输入端，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，梅军，丁祖军，曾伟，袁涛，康静，沈亚飞，陈娟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]