有源电力滤波器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种有源电力滤波器系统，该系统技术先进，可有效消除低压配电网中的谐波电流，可靠性高。本实用新型专利技术的有源电力滤波器系统，其主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元是由三相桥逆变电路组成，三相桥逆变电路中的电力电子器件采用ＩＧＢＴ模块，它通过高通滤波器连接到电网电源，同时电力电子器件ＩＧＢＴ的驱动信号通过光纤与控制器单元连接。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种滤波器系统，更具体地说涉及一种有源电力滤波器系统。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电能得到了更加充分的利用。但是低压 配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等电力电子装置的应用日益广泛，使得电网的电压 和电流发生畸变，造成电网中的谐波污染日趋严重，给供电质量造成了严重的干扰。而另 一方面，供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求越来越高，这一矛盾 使得人们对谐波污染问题越来越重视。谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器 (Active PowerFiIter简记为APF)技术抑制谐波。随着我国电能质量治理工作的深入开 展，利用APF进行谐波抑制将会有巨大的市场应用潜力。但是目前的APF对电网电能质量 进行补偿时还存在许多不足和缺陷，如装置容量低、控制系统延时长、设备损耗大、补偿效里差坐坐
技术实现思路
本技术的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供一种有源电力 滤波器系统，该系统技术先进，可有效消除低压配电网中的谐波电流，可靠性高。本技术的技术方案如下本技术的有源电力滤波器系统，其主要包括有主电路单元和控制器单元，所 述的主电路单元是由三相桥逆变电路组成，三相桥逆变电路中的电力电子器件采用IGBT 模块，它通过高通滤波器连接到电网电源，同时电力电子器件IGBT的驱动信号通过光纤与 控制器单元连接。本技术的有源电力滤波器系统，其进一步的技术方案是所述的控制器单元由 采样电路单元、光纤接收和发送电路单元、开关量输入和输出电路单元以及主控制电路单 元组成，采样电路单元通过电压互感器和电流传感器采集主电路的电压和电流信号，将采 集到的电压和电流信号通过片上AD调理电路输入到数字信号处理器中；光纤接收和发送 电路单元中的光纤接收电路把数字信号处理器中得到的PWM波信号通过光纤传送给主电 路中的电力电子器件IGBT ；光纤接收和发送电路单元中的光纤发送电路是把外部故障信 号通过光纤传送给数字信号处理器，实现整个系统的正常运行；开关量输入和输出电路单 元中的开关量输入电路是把外部的开关信号传送到数字信号处理器中，控制整个系统紧急 情况下的操作，开关量输入和输出电路单元中的开关量输出电路是输出由数字信号处理器 中得到的开关信号，控制整个系统中的外部电器；主控制电路单元是由数字信号处理器组 成的电路，同时采用+3. 3V和+1. 8V的供电电源，它还连接片外RAM、DA和运行状态指示灯， 扩展片外RAM用来扩大DSP2812存储器的容量，扩展DA用来观察系统输出的实时波形信 号，扩展了运行状态指示灯用来在调试过程中实时观察整个系统的运行状态。再进一步的 技术方案是所述的主控制电路单元由数字信号处理器为DSP2812芯片。本技术的基本原理是检测电网侧的电流，经过控制电路中的电流检测电路计 算得出有源电力滤波器需要谐波和无功电流的指令信号，该信号经过有源电力滤波器主电 路放大，得出谐波和无功电流，有源电力滤波器产生的谐波和无功电流要与非线性负载电 流中要补偿的谐波及无功等电流相抵消，最终得到期望的电源电流，也就是使得电源侧电 流波形成完全正弦。本技术的核心技术是谐波和无功电流检测电路和补偿电流产生电 路。谐波和无功电流检测电路的实现，首先是通过电流传感器检测出电网侧的电流，接着运 用数字信号处理器DSP实现基于同步旋转坐标系的电流检测方法，检测出电网侧电流中所 含有的谐波和无功电流分量。为了提高有源电力滤波器系统的补偿效果，同时考虑到非线性负载的电流波形为 周期性的信号，所以本技术专利采用高级控制策略_重复控制来实现实时跟踪谐波和 无功电流分量。重复控制的基本思想是把谐波和无功电流检测电路检测到的参考电流信 号与有源电力滤波器主电路实际产生的电流信号的误差输入到重复控制器中，重复控制器 输出的是对输入信号的逐周期的一种累加。接着设置一个周期延时环节，也就是把重复控 制器输出延时一个周期输出，相当于对其误差的一种记忆。也就是把检测到的误差信息在 下一个周期才开始影响控制量。由于谐波和无功电流信号是重复性的，这样就可以使系统 在下一个周期的控制作用具有超前性。因此，包含重复控制思想的有源滤波器，当参考信号 和实际反馈的信号不一致的时，控制量就会逐周期地增长。因此，若系统稳定的，就可以断 定稳态时，波形误差应为零。从而，有源电力滤波器就实现了理想的谐波和无功补偿。本技术具有以下有益效果本技术的有源电力滤波器系统技术先进，采用数字信号处理器DSP为核心控 制系统，同时采用高级的控制策略，能够实时跟踪，动态补偿谐波和无功，具有高度可控性 和快速响应性，并网后可以自动运行，不需要人员操作，具有中文图形液晶显示，实时显示 电网电压、电流值。该系统安装方便技术先进，可靠性高，操作简单，可广泛应用于各种不同 的场合。附图说明图1为本技术的一种并联型的有源电力滤波器系统应用示意图。图中1_电网电源、2-非线性负载、3-有源电力滤波器主电路单元、4-高通滤波 器、5-电流互感器电路、6-有源电力滤波器控制器单元图2为本技术的控制器单元结构示意图具体实施方式以下结合附图对本技术
技术实现思路
作说明如图1所示，本技术的电网电源的三相线电压为380V，非线性负载产生谐波 并且消耗无功，本技术的有源电力滤波器系统，其主要包括有主电路单元和控制器单 元，所述的主电路单元是由三相桥逆变电路组成，三相桥逆变电路中的电力电子器件采用 IGBT模块，它通过高通滤波器连接到电网电源，同时电力电子器件IGBT的驱动信号通过光 纤与控制器单元连接，所述的控制器单元由采样电路单元、光纤接收和发送电路单元、开关 量输入和输出电路单元以及主控制电路单元组成，采样电路单元通过电压互感器和电流传感器采集主电路的电压和电流信号，将采集到的电压和电流信号通过片上AD调理电路输 入到数字信号处理器中；光纤接收和发送电路单元中的光纤接收电路把数字信号处理器中 得到的PWM波信号通过光纤传送给主电路中的电力电子器件IGBT ；光纤接收和发送电路单 元中的光纤发送电路是把外部故障信号通过光纤传送给数字信号处理器，实现整个系统的 正常运行；开关量输入和输出电路单元中的开关量输入电路是把外部的开关信号传送到数 字信号处理器中，控制整个系统紧急情况下的操作，开关量输入和输出电路单元中的开关 量输出电路是输出由数字信号处理器中得到的开关信号，控制整个系统中的外部电器；主 控制电路单元是由数字信号处理器组成的电路，同时采用+3. 3V和+1. 8V的供电电源，它还 连接片外RAM、DA和运行状态指示灯，扩展片外RAM用来扩大DSP2812存储器的容量，扩展 DA用来观察系统输出的实时波形信号，扩展了运行状态指示灯用来在调试过程中实时观察 整个系统的运行状态，所述的主控制电路单元由数字信号处理器为DSP2812芯片。权利要求一种有源电力滤波器系统，其特征在于主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元是由三相桥逆变电路组成，三相桥逆变电路中的电力电子器件采用IGBT模块，它通过高通滤波器连接到电网电源，同时电力电子器件IGBT的驱动信号通过光纤与控制器单元连接。2.根据权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器系统，其特征在于主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元是由三相桥逆变电路组成，三相桥逆变电路中的电力电子器件采用ＩＧＢＴ模块，它通过高通滤波器连接到电网电源，同时电力电子器件ＩＧＢＴ的驱动信号通过光纤与控制器单元连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石泉，
申请(专利权)人：南京亚派科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]