帶有vsc電路的有源濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于濾波器領(lǐng)域,具體地說,涉及一種新型配電網(wǎng)低壓無功與諧波治理的帶有VSC電路的有源濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和成熟,電力系統(tǒng)中的大型功率電子裝置日益增多,在提高工業(yè)自動化水平和效益的同時,由于是各種使用傳統(tǒng)相控整流技術(shù)的大容量非線性負(fù)荷,在運行過程中所產(chǎn)生的高諧波和低功率因數(shù)的運行狀態(tài),嚴(yán)重危害著電力系統(tǒng)的安全和電網(wǎng)供電質(zhì)量。
[0003]傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償?shù)姆椒ㄊ菍㈦娏o源濾波器與需補償?shù)姆蔷€性負(fù)載并聯(lián),為諧波提供一個低阻通路的同時也提供負(fù)載所需的無功功率。無源濾波器(PF)具有結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,技術(shù)成熟以及成本低等優(yōu)點。同時,它的缺點也很明顯:
[0004]I)、無源濾波器的補償特性受電網(wǎng)及負(fù)載影響較大,其濾波效果依賴于電網(wǎng)和負(fù)載的參數(shù),濾波特性較差。
[0005]2)、無源濾波器給電網(wǎng)帶來一定隱患,可能發(fā)生電網(wǎng)與濾波器間的串、并聯(lián)諧振。
[0006]3)、無源濾波器只能補償固定的無功功率,對變化的無功功率不能進行精確的補償,不能對諧波和無功實現(xiàn)動態(tài)補償。
[0007]4)、無源濾波器所需儲能元件的體積大。
[0008]有鑒于上述的缺陷,本設(shè)計人,積極加以研宄創(chuàng)新,以期創(chuàng)設(shè)一種整個結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進、補償及時、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點的有源濾波器。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷,提供一種使得整個結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進、補償及時、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點的帶有VSC電路的有源濾波器。
[0010]為解決上述問題,本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0011]帶有VSC電路的有源濾波器,其特征在于:包括數(shù)字化控制系統(tǒng)和主電路;所述數(shù)字化控制系統(tǒng)包括浮點DSP和ARM ;所述主電路包括電壓源變流器、三相整流電路、直流側(cè)電容器和電抗器;所述電壓源變流器包括逆變電路和可控電容器的LCL濾波電路;所述電壓源變流器包括逆變電路和可控電容器的LCL濾波電路;所述逆變電路兩端分別與三相電源和零線連接;所述三相整流電路兩端分別與三相電源的一相電源和零線連接;所述直流側(cè)電容器兩端與所述逆變電路輸出端連接;電抗器在三相電源和零線中串聯(lián)。
[0012]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案,所述數(shù)字化控制系統(tǒng)包括3個浮點DSP和I個ARM ;所述浮點DSP負(fù)責(zé)一相的數(shù)據(jù)采集和控制計算,PWM數(shù)據(jù)的生成,以及控制逆變電路生產(chǎn)所需電平;所述ARM功能包括對三個浮點DSP的協(xié)調(diào)、對裝置中控制系統(tǒng)的控制。
[0013]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案,所述的數(shù)字化控制系統(tǒng)還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、以及與A/D轉(zhuǎn)換電路相連接的信號處理電路和電平轉(zhuǎn)換電路;由電網(wǎng)所采集的電壓信號和負(fù)載電流信號經(jīng)信號處理電路進行信號放大和整形處理以備傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路進行高速A/D轉(zhuǎn)換;所述的電平轉(zhuǎn)換電路連接有調(diào)制電路,由調(diào)制電路所產(chǎn)生的PWM調(diào)制脈沖通過電平轉(zhuǎn)換電路將PWM脈沖放大到所需的電平;所述電平轉(zhuǎn)換電路與電壓源變流器連接。
[0014]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案,所述數(shù)字化控制系統(tǒng)采用SPWM控制技術(shù)的浮點DSP控制器作為主控芯片。
[0015]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案,所述可控電容器的LCL濾波電路中濾波電容與電源線間的連接由數(shù)字化控制系統(tǒng)控制;數(shù)字化控制系統(tǒng)輸出PWM脈沖經(jīng)過可控電容器的LCL濾波電路調(diào)制生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流。
[0016]本發(fā)明中包括浮點DSP和ARM的數(shù)字化控制系統(tǒng)用于將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的采樣數(shù)據(jù)進行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理,連接電壓源變流器,以脈寬調(diào)制PWM信號形式向電壓源變流器送出驅(qū)動脈沖,驅(qū)動IGBT功率模塊,生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網(wǎng),對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。
[0017]主電路用于采集電路上的諧波和無功功率,通過直流側(cè)電容器、三相整流電路和連接電抗器降低電路中的雜波和干擾,電壓源變流器將浮點DSP+ARM的數(shù)字化控制系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號轉(zhuǎn)換為可控電容器的LCL濾波電路的濾波電容。
[0018]由于采用了上述技術(shù)方案,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型有益效果:
[0019]I)、本實用新型可以高效的濾除負(fù)荷電流中2?50次的各次諧波,從而使得配電網(wǎng)清潔高效,滿足國標(biāo)對配電網(wǎng)諧波的要求。本實用新型真正做到自適應(yīng)跟蹤補償,自動識別負(fù)荷整體變化及負(fù)荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補償。
[0020]2)、本實用新型動態(tài)補償基波無功,提高功率因數(shù)能夠提供從感性到容性的連續(xù)、平滑、動態(tài)、快速的無功功率補償。
[0021]3)、本實用新型可完全消除因諧波引起的系統(tǒng)不平衡,在設(shè)備容量許可的情況下,可根據(jù)用戶設(shè)定補償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并適度補償無功功率。在確保濾除諧波功能的基礎(chǔ)上有效改善系統(tǒng)不平衡狀況。
[0022]4)、本實用新型具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護功能,以確保裝置和電力系統(tǒng)安全運行,并可在負(fù)荷較輕時自動退出運行,充分考慮運行的經(jīng)濟性。
[0023]5)、本實用新型可以保存電網(wǎng)的主要參數(shù),并通過通信接口傳送給電力用戶,方便統(tǒng)計和管理。
[0024]同時下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型一種實施例中主電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例:
[0027]帶有VSC電路的有源濾波器,包括數(shù)字化控制系統(tǒng)和主電路。所述數(shù)字化控制系統(tǒng)包括浮點DSP和ARM。
[0028]如圖1所示,所述主電路包括電壓源變流器、三相整流電路、直流側(cè)電容器6和電抗器I。所述電壓源變流器(Voltage Source Converter,VSC)包括逆變電路5和可控電容器的LCL濾波電路3。所述逆變電路5兩端分別與三相電源與零線連接;所述三相整流電路兩端分別與三相電源的一相電源和零線連接;所述直流側(cè)電容器6兩端與所述逆變電路5輸出端連接;電抗器I在三相電源和零線中串聯(lián)。
[0029]所述數(shù)字化控制系統(tǒng)包括3個浮點DSP和I個ARM。所述浮點DSP負(fù)責(zé)一相的數(shù)據(jù)采集和控制計算,PWM數(shù)據(jù)的生成,以及控制可控電容器的LCL濾波電路3的濾波電容2與電源線的連接;所述ARM功能包括對三個浮點DSP的協(xié)調(diào)、對裝置中控制系統(tǒng)的控制。所述的數(shù)字化控制系統(tǒng)還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、以及與A/D轉(zhuǎn)換電路相連接的信號處理電路和電平轉(zhuǎn)換電路;由電網(wǎng)所采集的電壓信號和負(fù)載電流信號經(jīng)信號處理電路進行信號放大和整形處理以備傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路進行高速A/D轉(zhuǎn)換;所述的電平轉(zhuǎn)換電路連接有調(diào)制電路,由調(diào)制電路所產(chǎn)生的PWM調(diào)制脈沖通過電平轉(zhuǎn)換電路將PWM脈沖放大到所需的電平;所述電平轉(zhuǎn)換電路與電壓源變流器的可控電容器的LCL濾波電路3連接。
[0030]包括浮點DSP和ARM的數(shù)字化控制系統(tǒng)用于將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的采樣數(shù)據(jù)進行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理,連接電壓源變流器,以脈寬調(diào)制PWM信號形式向電壓源變流器送出驅(qū)動脈沖,生成與電網(wǎng)