專利名稱：一種基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器的制作方法
一種基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)無功補償和諧波抑制器件領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)濾波、數(shù)字信號處理、自動控制等技術(shù)，更具體地涉及一種基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器。
背景技術(shù)：
多數(shù)配電系統(tǒng)上的大部分非線性電力負(fù)載來自開關(guān)電源設(shè)備和電力電子產(chǎn)品。這些非線性電源會產(chǎn)生高振幅短脈沖電流，造成電流和電壓波形嚴(yán)重失真——諧波失真，一般按總諧波失真衡量。該失真向后傳播回到電網(wǎng)系統(tǒng)，使電網(wǎng)存在著潛在的危險，威脅電氣設(shè)備的安全運行，降低了電能質(zhì)量，嚴(yán)重影響著各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和運行。
無源電力濾波器抑制諧波已經(jīng)有相當(dāng)長的應(yīng)用歷史，目前仍然被廣泛地使用。無源濾波器由濾波電容器、電抗器、電阻器組合而成，它不但能夠起到濾波作用，還可以兼顧無功補償?shù)囊?，并且具有設(shè)計簡單、成本低等優(yōu)點，但其濾波效果依賴于系統(tǒng)特性，容易發(fā)生失諧，而且由于它只能對特定諧波進(jìn)行衰減，對于諧波豐富的場合，濾波效果不夠理術(shù)g；ο
有源電力濾波器采用電力電子裝置進(jìn)行諧波抑制是當(dāng)今研究的一個趨勢。日本的 H. Akagi等人提出了三相電路瞬時無功功率理論，以該理論為基礎(chǔ)的諧波和無功電流檢測方法在三相有源電力濾波器中得到了成功的應(yīng)用，極大促進(jìn)了有源電力濾波器的發(fā)展。目前，有源濾波技術(shù)已在日本美國等少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。
隨著我國電力工業(yè)的高速發(fā)展，對于供電質(zhì)量要求逐步提高，諧波問題已經(jīng)引起人們重視。國內(nèi)對有源電力濾波器的研究尚處于起步階段，有源濾波器使用全控器件，而大功率電力電子器件目前基本都需要進(jìn)口，成本太高。研制無源濾波器和有源濾波器組合而成的混合型濾波器能夠大大減小有源濾波器的成本，高校和科研院所都在進(jìn)行這方面的研
磁閥式可控電抗器的原理是它的鐵芯面積具有減小的一段，在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小截面一段為磁飽和，其余段均處于未飽和線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁飽和程度可以改變電抗器的容量。磁閥式可控電抗器與其同類產(chǎn)品可控硅控制電抗器相比具有造價低、產(chǎn)生諧波小、占地面積小、損耗低等優(yōu)點。
于明濤等人公開了專利申請“基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器” CN 16943^Α，提出通過改變可控電抗器的直流控制電壓來改變電抗器的輸出電抗值，從而實現(xiàn)濾波器參數(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化而實時改變。對于基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器，核心問題是如何通過檢測電路中的諧波變化來實時調(diào)控可控電抗器感抗的變化，但其未公開詳細(xì)的技術(shù)方案。發(fā)明內(nèi)容
1.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
系統(tǒng)諧波頻率偏移和濾波元件參數(shù)偏差是引起雙調(diào)諧濾波器失諧的主要原因，如果調(diào)節(jié)可控電抗器能夠使失諧的雙調(diào)諧濾波器恢復(fù)到諧振點附近，將會大大提高雙調(diào)諧濾波器的濾波效果。將可控電抗器應(yīng)用于傳統(tǒng)無源濾波裝置，從而實現(xiàn)濾波動態(tài)連續(xù)可調(diào)，改善傳統(tǒng)無源濾波器濾波效果。
2.本發(fā)明解決上述問題的原理。
電網(wǎng)中基波頻率并不總是穩(wěn)定在50Hz，當(dāng)基波頻率發(fā)生變化時，由于諧波頻率是基波頻率的整數(shù)倍，所以諧波頻率也隨之發(fā)生變化，使得原本處于諧振狀態(tài)的雙調(diào)諧濾波器發(fā)生失諧。
基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器，如附

圖1所示，電感Ll為可控電抗器。分析電感Ll與諧波頻率之間的關(guān)系，可以推導(dǎo)出如何調(diào)節(jié)可控電抗器，使諧波頻率變化引起的濾波器失諧恢復(fù)到諧振狀態(tài)。
雙調(diào)諧濾波器的阻抗表示為

為
權(quán)利要求
1.一種基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器，包括以下幾部分電容器Cl、可控電抗器Li、 電容器C2、電抗器L2、可控電抗器的控制電路，其特征在于可控電抗器的控制電路包括電壓互感器PT、電流互感器CT、自動控制器、功率放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙調(diào)諧濾波器，其特征在于電容器C2、電抗器L2并聯(lián)后與電容器Cl、可控電抗器Ll串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)諧濾波器，其特征在于可控電抗器的控制電路通過電壓互感器PT、電流互感器CT實時監(jiān)測電壓值和電流值，將電壓值和電流值進(jìn)行離散傅立葉變換DFT后，分析濾波支路在調(diào)諧頻率處阻抗，并運用比例積分PI調(diào)節(jié)方法，得出自動控制器的控制量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)諧濾波器，其特征在于采樣率設(shè)置為16k，每一個基波周期內(nèi)采樣點數(shù)為32點，采集4個周期進(jìn)行一次離散傅立葉變換，每隔四點保存一個數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)同步變換并保存到相應(yīng)的存儲區(qū)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)諧濾波器，其特征在于數(shù)字信號處理器DSP對存儲區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅立葉變換DFT以及比例積分PI調(diào)節(jié)運算，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的調(diào)諧濾波器，其特征在于自動控制器的控制量通過功率放大器進(jìn)行放大后，動態(tài)調(diào)節(jié)可控電抗器的感抗，從而改變電抗器的輸出電抗值，使得濾波器時刻保持諧振，始終保持良好的濾波效果。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)無功補償和諧波抑制器件領(lǐng)域，公開了一種基于可控電抗器的雙調(diào)諧濾波器，包括以下幾部分電容器C1、可控電抗器L1、電容器C2、電抗器L2、可控電抗器的控制電路?？煽仉娍蛊鞯目刂齐娐吠ㄟ^電壓互感器PT、電流互感器CT實時監(jiān)測電壓值和電流值，將電壓值和電流值進(jìn)行離散傅立葉變換DFT后，分析濾波支路在調(diào)諧頻率處阻抗，并運用比例積分PI調(diào)節(jié)方法，得出自動控制器的控制量，通過功率放大器進(jìn)行放大后，動態(tài)調(diào)節(jié)可控電抗器的直流激磁電流改變電抗器的感抗，從而改變電抗器的輸出電抗值，使得濾波器時刻保持諧振，始終保持良好的濾波效果。
文檔編號H02J3/01GK102570467SQ20121003586
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者馬世賢 申請人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司