專利名稱：可編程諧波發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種可編程諧波發(fā)生裝置，是用于模擬各種非線性負(fù)載的電力電子 裝置，屬于用于改善電能質(zhì)量的諧波發(fā)生裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載日益增多，如整 流器、變頻器、UPS、家用電器及計(jì)算機(jī)等。這些非線性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波電流并注入到電網(wǎng) 中，使電網(wǎng)中的電壓波形產(chǎn)生畸變，從而造成電網(wǎng)的諧波污染。另外，沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載， 如電弧爐、焊接設(shè)備等在運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動(dòng)、閃變、三 相不平衡日益嚴(yán)重，危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。不良的電能質(zhì)量問(wèn)題可能引起工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程非 計(jì)劃的停產(chǎn)或設(shè)備故障，導(dǎo)致用戶的生產(chǎn)成本增加，造成經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，隨著高新技術(shù)產(chǎn) 業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計(jì)算機(jī)管理技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，電力用戶中對(duì)電 能質(zhì)量敏感的負(fù)荷所占比重越來(lái)越大，人們對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更新、更高的 要求。應(yīng)運(yùn)而生的用戶電力技術(shù)(Custom Power)是指把大功率電力電子技術(shù)和配電自動(dòng) 化技術(shù)綜合起來(lái)，以用戶對(duì)電力可靠性和電能質(zhì)量的要求為依據(jù)，為用戶提供所需要的電 力。為改善電能質(zhì)量，減小不合格電能所帶來(lái)的損失，通常的做法是在用戶和電網(wǎng)間安裝一 些用戶電力設(shè)備(Custom Power Devices，簡(jiǎn)稱CPD)，如有源電力濾波器(APF)、動(dòng)態(tài)電壓 恢復(fù)器(DVR)、動(dòng)態(tài)不間斷電源(DUPS)以及統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC)等。為測(cè)試這些 控制設(shè)備解決電能質(zhì)量問(wèn)題的能力，需要電能質(zhì)量干擾發(fā)生器產(chǎn)生干擾。檢驗(yàn)電氣設(shè)備在 存在電能質(zhì)量問(wèn)題的環(huán)境中的工作性能是否合乎要求，需要電能質(zhì)量干擾發(fā)生器。減小不 合格電能影響的另一種較為經(jīng)濟(jì)有效的措施是測(cè)試負(fù)載設(shè)備在受到電能質(zhì)量干擾時(shí)的工 作情況，以改進(jìn)負(fù)載裝置的設(shè)計(jì)方案，提高其抗擾動(dòng)能力，而無(wú)需安裝電能質(zhì)量控制設(shè)備。 另外如為了實(shí)際測(cè)試配電系統(tǒng)的諧波阻抗，以設(shè)計(jì)合理的無(wú)源濾波器避免其與系統(tǒng)產(chǎn)生諧 振，需要一分?jǐn)?shù)次諧波源。以上這些都要求研制能產(chǎn)生可控電能質(zhì)量干擾的試驗(yàn)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種可編程諧波發(fā)生裝置，發(fā)出 60次以內(nèi)的諧波及諧波合成波形，用以測(cè)試電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償效果和抗干擾能力。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于包括橋式變流器、電解電容器、電 抗器、控制和運(yùn)算電路、數(shù)據(jù)采集電路、電壓霍爾傳感器和濾波模塊，其中電壓霍爾傳感器 的一次線連接在電網(wǎng)母線上，電壓霍爾傳感器的二次線通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路連接到控制和運(yùn) 算電路得輸入端，電抗器的一端分別接電網(wǎng)母線和濾波模塊的輸入端，濾波模塊的輸出端 接電網(wǎng)母線的任意一相，電抗器的另一端分別接數(shù)據(jù)采集電路和橋式變流器的輸入端，橋 式變流器的控制端接控制和運(yùn)算電路的控制端，電解電容器并聯(lián)于變流器的正負(fù)極母線間，電解電容器的正極接數(shù)據(jù)采集電路的輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是1、發(fā)出2-60次諧波，并且可以發(fā)出這些波形的合成波形。諧波電流的幅值和次數(shù) 可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。2、反饋控制，諧波電流實(shí)際輸出與仿真波形基本相符。3、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其影響不大。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于包括橋式變流器1、電解電容器2、 電抗器3、控制和運(yùn)算電路4、數(shù)據(jù)采集電路5、電壓霍爾傳感器7和濾波模塊8，其中電壓霍 爾傳感器7的一次線連接在電網(wǎng)母線上，電壓霍爾傳感器7的二次線通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路5 連接到控制和運(yùn)算電路4得輸入端，電抗器3的一端分別接電網(wǎng)母線和濾波模塊8的輸入 端，濾波模塊8的輸出端接電網(wǎng)母線的任意一相，電抗器3的另一端分別接數(shù)據(jù)采集電路5 和橋式變流器1的輸入端，橋式變流器1的控制端接控制和運(yùn)算電路4的控制端，電解電容 器2并聯(lián)于變流器1的正負(fù)極母線間，電解電容器2的正極接數(shù)據(jù)采集電路5的輸入端。圖 中9為其他負(fù)載或補(bǔ)償裝置。所述的可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于所述橋式變流器1由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的 橋式電路和正負(fù)極母線構(gòu)成，每個(gè)橋式電路都包括二個(gè)絕緣柵雙極型功率管和二個(gè)續(xù)流二 極管，其中第一絕緣柵雙極型功率管的漏極分別接第一續(xù)流二極管的陰極和正極母線，第 一絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極、第二絕緣柵雙極型功率管的 漏極、第二續(xù)流二極管的陰極和電抗器3的另一端，第二絕緣柵雙極型功率管的源極分別 接第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極和負(fù)極母線，第一、第二絕緣柵雙極型功率管的柵極分別接控制 和運(yùn)算電路4的控制端。所述的可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于所述濾波模塊由三條結(jié)構(gòu)相同的濾波 支路組成，每條支路都有電容串接電阻構(gòu)成，三條濾波支路的電容輸入端分別接電網(wǎng)母線 的三相輸入端，三條濾波支路的電阻輸出端都接電網(wǎng)母線三相輸入端中的任意一相。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期控制電路都會(huì)把輸出電流信號(hào)與指令信號(hào)作比較，將誤差量疊加 到下個(gè)開(kāi)關(guān)周期的指令電流中，保證補(bǔ)償精度。本裝置的PWM控制策略采用Deadbeat (無(wú)差拍)控制算法，這種方法計(jì)算量較大， 但其開(kāi)關(guān)頻率固定、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)十分適用于并網(wǎng)逆變器的數(shù)字控制。其硬件基礎(chǔ)是 高性能的雙DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。與模擬控制相比，數(shù)字化控制具有控制靈活、易改變控 制算法和硬件調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。這種方法的原理是在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始時(shí)刻，采樣逆 變器并網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的電流i，并且預(yù)測(cè)出下一周期開(kāi)始時(shí)刻逆變器并網(wǎng)側(cè)的電流參考值j，由 差值j_i計(jì)算出開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使i在下一周期開(kāi)始時(shí)刻等于j，根據(jù)該值得出需要 的占空比，進(jìn)而計(jì)算出脈沖寬度。
權(quán)利要求一種可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于包括橋式變流器(1)、電解電容器(2)、電抗器(3)、控制和運(yùn)算電路(4)、數(shù)據(jù)采集電路(5)、電壓霍爾傳感器(7)和濾波模塊(8)，其中電壓霍爾傳感器(7)的一次線連接在電網(wǎng)母線上，電壓霍爾傳感器(7)的二次線通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路(5)連接到控制和運(yùn)算電路(4)得輸入端，電抗器(3)的一端分別接電網(wǎng)母線和濾波模塊(8)的輸入端，濾波模塊(8)的輸出端接電網(wǎng)母線三相輸入端中的任意一相，電抗器(3)的另一端分別接數(shù)據(jù)采集電路(5)和橋式變流器(1)的輸入端，橋式變流器(1)的控制端接控制和運(yùn)算電路(4)的控制端，電解電容器(2)并聯(lián)于變流器(1)的正負(fù)極母線間，電解電容器(2)的正極接數(shù)據(jù)采集電路(5)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于所述橋式變流器(1)由 四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的橋式電路和正負(fù)極母線構(gòu)成，每個(gè)橋式電路都包括二個(gè)絕緣柵雙極型功率 管和二個(gè)續(xù)流二極管，其中第一絕緣柵雙極型功率管的漏極分別接第一續(xù)流二極管的陰極 和正極母線，第一絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極、第二絕緣柵 雙極型功率管的漏極、第二續(xù)流二極管的陰極和電抗器(3)的另一端，第二絕緣柵雙極型 功率管的源極分別接第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極和負(fù)極母線，第一、第二絕緣柵雙極型功率管 的柵極分別接控制和運(yùn)算電路⑷的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可編程諧波發(fā)生裝置，其特征在于所述濾波模塊由三 條結(jié)構(gòu)相同的濾波支路組成，每條支路都有電容串接電阻構(gòu)成，三條濾波支路的電容輸入 端分別接電網(wǎng)母線的三相輸入端，三條濾波支路的電阻輸出端都接電網(wǎng)母線三相輸入端中 的任意一相。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種可編程諧波發(fā)生裝置，包括橋式變流器(1)、電解電容器(2)、電抗器(3)、控制和運(yùn)算電路(4)、數(shù)據(jù)采集電路(5)、電壓霍爾傳感器(7)和濾波模塊(8)。本實(shí)用新型發(fā)出2-60次諧波，并且可以發(fā)出這些波形的合成波形。諧波電流的幅值和次數(shù)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，諧波電流實(shí)際輸出與仿真波形基本相符，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其影響不大。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201639302SQ20092023576
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者姜筱鋒, 陳國(guó)偉, 陳郁 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江中茂電子科技有限公司