[發(fā)明專利]一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115459275A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玨;竇愛玉;王鈺;孫雯
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)泰州學(xué)院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;G06F17/11
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 文雯

1.一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，包括電壓鎖相電流檢測電路、控制電路、驅(qū)動電路和主電路，其特征在于：

電壓鎖相電流檢測電路和主電路分別連接電網(wǎng)三相，控制電路、驅(qū)動電路和主電路之間兩兩連接，控制電路連接電壓鎖相電流檢測電路；

控制電路基于DSP+FPGA硬件架構(gòu)，采用改進(jìn)的保守功率理論和單周控制理論；改進(jìn)后保守功率理論和單周控制由控制電路的DSP+FPGA硬件架構(gòu)實現(xiàn)，完成計算分析；

驅(qū)動電路驅(qū)動主電路，從而達(dá)到電網(wǎng)消諧調(diào)制和濾波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：電壓鎖相電流檢測電路采用LV25-P電壓傳感器和LA25-P電流傳感器，與電網(wǎng)的三相連接以測量電壓和電流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：控制電路的DSP+FPGA硬件架構(gòu)中，DSP采用TMS320F28335作為主控制器芯片，F(xiàn)PGA采用XC2S200FPGA芯片，前級DSP芯片完成算法部分，后級FPGA用來實現(xiàn)各橋臂脈沖的生成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：控制電路中還包括采樣部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分和數(shù)模轉(zhuǎn)換部分，采樣部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、DSP和數(shù)模轉(zhuǎn)換部分依次連接，F(xiàn)PGA分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、DSP和數(shù)模轉(zhuǎn)換部分連接，采樣部分采用AD7656，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用AD7656，數(shù)模轉(zhuǎn)換部分采用AD5725。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：驅(qū)動電路采用IGBT集成驅(qū)動模塊2SD315AI。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：主電路采用三電平三橋臂逆變器結(jié)構(gòu)，其中的開關(guān)管采用PM200CL1A120的IGBT，逆變器輸出端經(jīng)電抗器與電網(wǎng)相接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波裝置，其特征在于：電網(wǎng)中設(shè)有總開關(guān)QF1，電抗器中設(shè)有控制回路開關(guān)QF2，均采用空氣開關(guān)；電網(wǎng)的三相電壓出口側(cè)均設(shè)有熔斷器；電抗器包括電網(wǎng)中的負(fù)載側(cè)電抗器和有源電力濾波器側(cè)電抗器，兩類電抗器之間設(shè)有交流接觸器和限流電阻，以及電網(wǎng)負(fù)載側(cè)三相電流傳感器和逆變器網(wǎng)側(cè)的電流傳感器；逆變器的直流側(cè)設(shè)有24個以12并2串形式連接的膜電容；電網(wǎng)中設(shè)有三相電壓傳感器，逆變器中設(shè)有有源濾波器直流側(cè)單個電容的電壓傳感器、以及直流側(cè)電容總電壓傳感器。

8.一種三相電網(wǎng)消諧調(diào)制濾波方法，其特征在于：

所述方法包括改進(jìn)后的保守功率理論方法和單周控制理論方法，改進(jìn)后的保守功率理論進(jìn)行三相電網(wǎng)消諧調(diào)制，并應(yīng)用于有源濾波器的單周控制中，完成濾波；

改進(jìn)后的保守功率理論將單相交流電路中的電流分解為有功電流、非有功電流、無功電流和空電流，得到各項電流產(chǎn)生的功率；

對于三相系統(tǒng)，基于其瞬時有功功率和瞬時無功功率獲得平均有功和無功功率，將有功電流和無功電流表示成三相集合形式，計算得到有功電流和無功電流，根據(jù)吸收的總有功功率得到有功電流平衡分量，根據(jù)吸收的總無功功率得到無功電流平衡分量；

有功電流不平衡分量表示成三相集合，只有在三相等效電導(dǎo)不一致時才會出現(xiàn)這一電流分量；無功電流不平衡分量表示成三相集合，只有在各相等效電導(dǎo)即負(fù)載不一致時才會出現(xiàn)這一電流分量；

基于有功電流平衡分量、無功電流平衡分量、有功電流不平衡分量、無功電流不平衡分量、空電流，獲得電流分解式；

其中，有功電流和無功電流的定義中引入了電壓量，當(dāng)電壓中含有諧波成分時，該諧波成分就會隨著運算而進(jìn)入到基波有功電流的分解中。