[發明專利]一種三相電網消諧調制濾波裝置及方法

在審

• 申請號: 202211247042.6
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115459275A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王玨;竇愛玉;王鈺;孫雯
• 申請（專利權）人: 南京師范大學泰州學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;G06F17/11
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 文雯

一種三相電網消諧調制濾波裝置及方法，三相電網消諧調制是基于改進后的保守功率理論，可以有效并快速地分解出電網中的基波有功電流。將改進后的保守功率理論應用于有源濾波器的單周控制中，控制電路采用DSP+FPGA架構，所有的濾波和控制算法由DSP芯片完成，后級FPGA用來實現主電路各橋臂脈沖的生成，完成主電路的濾波。本發明避免了快速傅里葉變換法和離散傅里葉變換法中計算量大、實時性差的缺點；也避免了瞬時無功功率理論檢測、FBD功率理論檢測、自適應檢測等方法的檢測精度不理想。將此消諧方法運用于有源濾波器單周控制的系統中，能消除諧波影響并能夠對非線性負載等產生的諧波電流進行有效的諧波抑制和無功補償，具有快速的動態性能和準確的穩態性能。

技術領域

本發明涉及電能變換領域，具體涉及一種三相電網消諧調制濾波裝置及方法。

背景技術

采用有源濾波器治理電網諧波及無功污染、改善電能質量被公認為是最有效的手段，與采用無源濾波器相比有源濾波器有著無可比擬的優點。

當前諧波電流主要有以下兩種檢測方法：頻域檢測方法和時域檢測方法。頻域檢測法中有快速傅里葉變換法和離散傅里葉變換法，但由于計算量大、實時性差的缺點，并沒有被廣泛應用。目前最常用的諧波電流檢測方法是屬于時域范疇的檢測方法，主要是以下幾種檢測方法：基于瞬時無功功率理論中的ip-iq檢測方法(如《一種改進的基于瞬時無功功率理論ip-iq諧波檢測方法》，趙群，渤海船舶職業學院)、基于FBD功率理論的檢測方法(如《基于FBD法的光伏并網系統諧波和無功電流的檢測與補償》，王睿宣、孫玉坤、黃永紅、李秋燕，《電測與儀表》2015年第001期)、自適應檢測方法(如CN104793034A，“一種穩健的自適應諧波電流檢測方法”，西南交通大學)，但這些方法要不檢測精度不夠理想，要不就是計算量較大。

發明內容

針對上述背景技術存在的問題，本發明提出一種三相電網消諧調制濾波裝置及方法，在電流檢測后用改進后的保守功率理論方法計算分析并應用于單周控制理論中最后去驅動主電路，從而達到電網諧波抑制。本裝置在電流檢測后經改進的保守功率理論計算，進一步將改進后的保守功率理論電流檢測方法應用于單周控制理論中。本發明提出了改進型保守功率理論電流檢測方法，將電壓中的基波成分提取出來代替原有的公共點電壓，這樣能夠抑制電壓中諧波成分對電流計算的影響。

一種三相電網消諧調制濾波裝置，包括電壓鎖相電流檢測電路、控制電路、驅動電路和主電路；

電壓鎖相電流檢測電路和主電路分別連接電網三相，控制電路、驅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，采用改進的保守功率理論和單周控制理論；改進后保守功率理論和單周控制由控制電路的DSP+FPGA硬件架構實現，完成計算分析；

驅動電路驅動主電路，從而達到電網消諧調制和濾波。

進一步地，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，與電網的三相連接以測量電壓和電流。

進一步地，控制電路的DSP+FPGA硬件架構中，DSP采用TMS320 F28335作為主控制器芯片，FPGA采用XC2S200FPGA芯片，前級DSP芯片完成算法部分，后級FPGA用來實現各橋臂脈沖的生成。

進一步地，控制電路中還包括采樣部分、模數轉換部分和數模轉換部分，采樣部分、模數轉換部分、DSP和數模轉換部分依次連接，FPGA分別與模數轉換部分、DSP和數模轉換部分連接，采樣部分采用AD7656，模數轉換部分采用AD7656，數模轉換部分采用AD5725。

進一步地，驅動電路采用IGBT集成驅動模塊2SD315AI。

進一步地，主電路采用三電平三橋臂逆變器結構，其中的開關管采用PM200CL1A120的IGBT，逆變器輸出端經電抗器與電網相接。