[發明專利]一種新型無功補償及諧波治理裝置

在審

• 申請號: 201810242664.7
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108390384A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 黃毅標;王永明;陳斌;鄭文兵;梁宏池;李函;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

本發明公開了一種新型無功補償及諧波治理裝置，包括有由星型接法的5次、7次及11次單調諧無源濾波器構成的無源濾波器，零序電力有源濾波器，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轉換器及鎖相環電路，所述的無源濾波器接在配電變壓器低壓側三相a、b、c上，所述的混合型電力有源濾波器由無源部分和有源部分級聯構成，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

本發明涉及一種無功補償治理裝置，特別是一種新型無功補償及諧波治理裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的不斷發展及大量非線性負荷的廣泛應用，電網的諧波污染問題越來越嚴重，這些負荷中不僅有大量的單相整流負荷，還有很多諧波頻譜非常復雜的非線性負荷(如中頻爐等)。在這樣一個復雜的諧波環境單靠普通的無源濾波器技術或有源濾波器技術是不能夠很好地解決諧波污染的問題。

混合型電力有源濾波器技術很好地解決了這個問題，對于5次以上的非零序諧波，用無源濾波器可以取得比較好的濾波效果的同時，也能夠有效地降低濾波裝置的成本；對于零序諧波可以用發明專利“基于對稱分量法的混合型三次諧波濾波器”中的三次諧波電力有源濾波器來解決；對于2、4次等諧波電流可以用專門的電力有源濾波器來濾除，由于2次、4次諧波的電流一般都很小，所以該電力有源濾波器所需要的容量比較小，實現該電力有源濾波器的關鍵技術就是如何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。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，而提供一種可在復雜諧波環境中應用的一種新型無功補償及諧波治理裝置。

一種新型無功補償及諧波治理裝置，包括有由星型接法的5次、7次及11次單調諧無源濾波器構成的無源濾波器，零序電力有源濾波器，專門用于濾除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轉換器及鎖相環電路，所述的無源濾波器接在三相a、b、c上，所述的混合型電力有源濾波器由無源部分和有源部分級聯構成，無源部分采用單調諧無源濾波器，有源部分采用三相全橋IGBT逆變器，混合型電力有源濾波器接在三相abc上；所述的零序電力有源濾波器一端接在無源濾波器的中性點上，另一端接在地線N上，零序電力有源濾波器對中線電流進行虛構，采用對稱分量法提取出作為控制信號的三次諧波電流，通過IGBT驅動電路對零序電力有源濾波器進行有效控制，零序電力有源濾波器及混合型電力有源濾波器由同一塊DSP控制電路板進行同步控制，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，這個1024分頻電路的脈沖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及4次諧波電壓信號的當前相位角度θ₄，在DSP數字信號處理器里面，按照2次諧波電壓的當前相位角度θ₂及4次諧波電壓信號的當前相位角度θ₄分別利用瞬時無功功率理論構造出計算出2次諧波電流i_ah2、i_bh2、i_ch2和4次諧波電流i_ah4、i_bh4、i_ch4，把2次諧波電流i_ah2、i_bh2、i_ch2和4次諧波電流i_ah4、i_bh4、i_ch4分別按照相序進行疊加，就可以得到i_ah、i_bh、i_ch，它作為用于2次、4次諧波濾除的混合型電力有源濾波器的然后跟用于2次、4次諧波濾除的混合型電力有源濾波器的實際輸出電流i_fa(i_fb、i_fc)進行比較，其差值A_a(A_b、A_c)進行PID放大后與三角波信號進行比較，就可以得到控制諧波發生器的PWM脈寬調制信號，再經過IGBT驅動電路放大后就可以控制三相逆變器的6個IGBT工作，實現用于2次、4次諧波濾除的混合型電力有源濾波器的功能，IGBT驅動電路還用于驅動零序電力有源濾波器工作。