[發明專利]基于FFT的混合型無功補償及諧波治理裝置

在審

• 申請號: 201810242661.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108418219A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王永明;黃毅標;鄭文兵;陳斌;梁宏池;翁曉春;李怡然;陳石川;王瑞祺
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司福州供電公司;國網福建省電力有限公司;上海電力學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 35201
• 代理人: 林天凱

本發明公開了一種基于FFT的混合型無功補償及諧波治理裝置，包括有無源濾波器、用于濾除2、4次諧波的混合型電力有源濾波器、IGBT驅動電路、信號調理電路及DSP控制電路，所述的無源濾波器由星型接法的5次、7次及11次單調諧無源濾波器構成，混合型電力有源濾波器采用無源部分和有源部分級聯構成，無源部分采用調諧在7.1次基波頻率的單調諧無源濾波器組成，有源部分采用三相全橋IGBT逆變器的結構，本發明實現了從非線性負荷中提取出2次、4次諧波電流的信號，并把它作為該電力有源濾波器的控制信號，從而實現對該電力有源濾波器的有效控制，有效地濾除2、4次諧波電流。

技術領域

本發明涉及一種諧波治理裝置，特別是一種基于FFT的混合型無功補償及諧波治理裝置。

背景技術

由于電力電子裝置的應用日益廣泛，以及大量非線性負荷在配電網中廣泛應用，電網的諧波污染問題日益嚴重，對配電網造成的危害十分嚴重。電網中不但存在三次諧波電流及5、7、11次等類型的諧波電流，還存在2、4次諧波電流。由于諧波頻率越低諧波濾除越困難，三次諧波污染問題是個國際性的大難題，同樣的2、4次諧波污染也是個國際性的大難題，三次諧波污染的治理困難點在于三次諧波回路的阻抗小電流大，2、4次諧波污染的治理困難點在于有源濾波器指令電流的獲取不僅困難。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，而提供一種有效地濾除2、4次諧波電流的基于FFT的混合型無功補償及諧波治理裝置。

一種基于FFT的混合型無功補償及諧波治理裝置，包括有無源濾波器、用于濾除2、4次諧波的混合型電力有源濾波器、IGBT驅動電路、信號調理電路及DSP控制電路，所述的DSP控制電路包括DSP數字信號處理器、FPGA可編程邏輯器件、外置的ADC轉換器、鎖相環電路及無功控制，所述的無源濾波器由星型接法的5次、7次及11次單調諧無源濾波器構成，無源濾波器接在變壓器低壓側的三相相線上，其中性點接在中性線上，混合型電力有源濾波器采用無源部分和有源部分級聯構成，無源部分采用調諧在7.1次基波頻率的單調諧無源濾波器組成，有源部分采用三相全橋IGBT逆變器的結構，混合型電力有源濾波器接在變壓器低壓側的三相相線上，三相電壓信號經過鎖相環電路進行相位鎖定后，輸出的高頻信號送入FPGA電路中進行預分頻和1024分頻，1024分頻后的脈沖信號又反饋回鎖相環電路進行相位比較，預分頻后的脈沖信號一路用于進行模數轉換器ADC的啟動轉換控制，另一路用于FPGA里面的計數器進行1024的循環計數，1024的循環計數值代表當前時刻基波電壓相位的角度θ₁，從這個角度信號可以推斷出2次諧波電壓的當前相位角度θ₂，θ₂為2θ₁，及4次諧波電壓信號的當前相位角度θ₄、θ₄即為4θ₁，負荷側三相電流i_labc、電源側三相電流i_sabc和濾波器側三相電流i_fabc經過信號調理電路后送入模數轉換器ADC后被轉換為數字量，然后被FPGA讀入，負荷側三相電流i_labc、電源側三相電流i_sabc的數字量讀入FPGA后，經過窗函數去混疊處理，經過多路切換開關切換后分別送入FFT模塊進行快速傅里葉變換，只取變換后的2次、3次及4次諧波的數值，然后分別把2次、4次諧波電流的數值及3次諧波電流的數值分別經過IFFT模塊進行快速傅里葉反變換，就得到了負荷側三相電流i_labc、電源側三相電流i_sabc的數字化的2次、4次疊加的諧波電流瞬時值的數值，這個瞬時值就是2、4次電力有源濾波器的指令電流信號把經過FFT變換后的3次諧波電流的數值經過IFFT模塊進行快速傅里葉反變換后就得到3次電力有源濾波器的指令電流信號2、4次電力有源濾波器的指令電流信號跟2、4次混合型電力有源濾波器的的實際輸出電流i_c24，依次分別完成abc三相，其差值A1進行PID放大后與三角波信號進行比較，就得到控制諧波發生器的PWM脈寬調制信號，所有這些過程都是在DSP內部實現的,經過IGBT驅動電路放大后就可以控制三相逆變器的6個IGBT及三次諧波電力有源濾波器的2個IGBT工作，實現2、4次混合型電力有源濾波器及3次混合型電力有源濾波器的功能。