[發明專利]一種用于電網諧波阻抗測量的諧波注入裝置

有效

• 申請號: 201310562348.5
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103630749A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 卓放;師洪濤;侯李祥;岳小龍;張東;耿志清
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

【技術領域】

本發明涉及電網穩定性分析及諧波阻抗測量領域，特別涉及一種用于電網諧波阻抗測量的諧波注入裝置。

【背景技術】

在傳統的電網中，諧波阻抗是研究電網諧波滲透特性、濾波器設計的重要參數。在含有電力電子設備較多的電力網絡，如分布式發電系統中，采用諧波阻抗參數辨識的方法，可以準確、方便的對系統的穩定性進行分析。因此，對于電力網絡，如何準確獲取相關的諧波阻抗參數成為了研究的熱點問題。

目前系統阻抗測量的主要方法有投切電容器法、晶閘管支路投切法和諧波電流注入法等。投切電容器法節省投資，但這種方法產生的諧波不可控，可能導致部分諧波電流缺失，而且幅值過小，高頻成分衰減很大；晶閘管支路投切法可以控制注入諧波電流的大小，但不能準確控制注入系統的諧波頻率，信號高頻部分缺失；上述的兩種方法都不能準確測量微型電網的諧波阻抗。

諧波電流注入法則利用諧波電流源直接向系統注入一個可控的諧波電流，從而可以準確得到頻譜完整的系統諧波阻抗。

為了提高測量的準確性，注入諧波電流的幅值需要進行控制，在交流系統的阻抗測量中，注入諧波電流的相位也需要控制；而在某些特定的研究中，往往需要對系統注入一個由多個信號調制在一起的復雜信號，因此注入諧波電流的波形也需要控制。如何對電網中注入一個頻率、相位、幅值、波形等可以進行方便的控制的諧波電流信號，是研究諧波電流注入裝置的關鍵問題。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種用于電網諧波阻抗測量的諧波注入裝置，可以對電網注入相位、頻率、幅值、波形均可控的諧波電流。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于電網諧波阻抗測量的諧波注入裝置，包括電網電壓反饋電路、信號發生電路、幅值放大電路、功率放大電路和諧波電流注入接口電路；

電網電壓反饋電路連接電網和信號發生電路，用于檢測電網的電壓信號并經過濾波后輸入信號發生電路；

信號發生電路包括DSP、數模轉換電路和FPGA；DSP的輸入端連接電網電壓反饋電路的輸出端，DSP對輸入的電壓信號進行鎖相得到電壓信號的相位信息，然后將諧波電壓波形、諧波電壓頻率、諧波電壓幅值和諧波電壓波形相位差與電壓信號的相位信息進行合成，生成諧波電壓信號輸出給FPGA；FPGA將諧波電壓信號輸出至數模轉換電路轉換后輸出至幅值放大電路；

幅值放大電路，用于對數模轉換電路輸出的諧波電壓信號U_p的幅值進行放大后輸出至功率放大電路；

功率放大電路，用于對幅值放大電路輸出的諧波電壓信號U_p`的功率放大后輸出給接口電路；

諧波電流注入接口電路，用于將功率放大電路輸出的諧波電壓信號U_p``轉換成諧波電流信號i_p注入到電網中。

本發明進一步的改進在于：所述電網電壓反饋電路包括電壓霍爾傳感器和采樣電路，電壓霍爾傳感器用于檢測電網的單相或者多相電壓信號，采樣電路用于對電壓霍爾傳感器檢測的電壓信號進行濾波。

本發明進一步的改進在于：FPGA用于判斷輸入的諧波電壓信號是否在預設數值限制范圍之內。

本發明進一步的改進在于：所述信號發生電路還包括信號調理電路，所述信號調理電路將采集的功率放大電路的溫度信號、諧波電壓信號U_p``、諧波電流信號i_p進行濾波后通過DSP傳輸給FPGA進行保護判斷。

本發明進一步的改進在于：所述DSP為DSP2812。

本發明進一步的改進在于：所述電網為含電力電子變換器的三相交流電力網絡。

相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：

本發明諧波電流注入裝置可對電網中注入幅值、頻率、相位、波形均可控制的諧波電流，從而提高網絡諧波阻抗測量的精度；本發明裝置控制簡單可靠，精度高，造價低，適用于低壓電網中諧波阻抗測量、濾波器設計及穩定性分析等工程應用場合。

【附圖說明】

圖1為本發明用于電網諧波阻抗測量的諧波注入裝置的結構框圖；

圖2為信號發生電路的硬件示意圖；

圖3（a）為信號發生電路硬件啟動流程圖；圖3（b）為諧波信號發生的流程圖；

圖4～圖9為諧波注入裝置對電網中注入諧波電流的波形圖；