[发明专利]电网谐波与闪变综合抑制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IGBT器件的电网谐波与闪变综合抑制装置，属于电能质量方面谐波补偿技术领域。

背景技术

20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到了广泛应用，同时，为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电和FACTS技术不断投入实际工程应用，调速电机以及无功功率补偿电容器也大量投入运营。这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。另外，冲击性、波动性负荷，例如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且还会产生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题。但另一方面，随着各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量的要求越来越高，因此电力系统必须要能够对电网谐波与闪变进行抑制。

过去，国内外大量使用无源滤波装置(Passive Filter)来解决谐波方面的问题。传统的无源LC滤波器可以减少谐波，改善交流负载的功率因数，但存在着明显的不足与缺陷；设计的无源滤波器通常选定特定频率，只能滤除指定次谐波；存在与电网发生谐振的可能性；对电网阻抗和频率变化也十分敏感。另外，也存在着体积大、损耗大等问题。由于无源滤波具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波。随着计算机技术的发展、控制水平的提高，以及对电力电子装置研究的深入，提高电能质量装置的发展方向集中在控制灵活、性能优异的电力电子装置上，本着节约资源和投资的原则，一机多能又成为电力电子装置的未来发展方向。

发明内容

本发明提出了一种可以抑制闪变、消除谐振发生危险并能保证快速检测、提高精度的电网谐波与闪变综合抑制装置，本发明具有高度可控性和快速响应性的优点，可靠性和稳定性高。

本发明采用如下技术方案：

一种电网谐波与闪变综合抑制装置，包括主电路和控制电路，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得电网的电压信号、电流信号，控制电路分别通过电压传感器、电流传感器获得主电路的直流电压信号、输出电流信号、输入电流信号，控制电路的控制驱动信号端口连接于主电路的控制驱动端，上述控制电路还用于将采样得到的电网三相电流ia、ib、ic数据通过变换得到等效电导Gp(t)、Gq(t)，然后得到等效电导的交流分量Gph、Gqh，利用等效电导交流分量和谐波及无功电流的线性关系，经过线性变换可以得到需要抑制或补偿的电流分量iαh、iβh、i0h，

所述的控制电路包括采样电路、逻辑信号处理及开关量输入输出电路、可编程逻辑电路及主控电路，采样电路用于获得电网和负载的电压、电流进行采样，采样电路的数字信号输出端与主控电路的主控制芯片的数据总线连接，主控电路的控制信号输出端及开关量信号输出端与逻辑信号处理及开关量输入输出电路的控制信号输入端及开关量信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入输出电路的控制信号输出端与采样电路的控制信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入输出电路用于从主控电路得到逻辑处理信号并合成相应的控制信号和开关量输出信号，控制信号输出至采样电路，开关量输出信号接至开关量输出端子用于控制电网谐波与闪变综合抑制装置，主控电路的地址总线、数据总线、复位信号线、中断信号线、使能信号线、片选信号线、读信号线以及写信号线分别与可编程逻辑电路的FPGA芯片EP1C6Q240C8的地址总线、数据总线、复位信号线、中断信号线、使能信号线、片选信号线、读信号线以及写信号线连接。

主电路在控制电路的控制信号的控制下，通过整流电路对电网的交流电进行整流为电容提供直流电压，同时在控制信号的控制下通过逆变电路将直流电逆变成不同频率的交流电，以抵消由于非线性负载工作时产生的电网谐波，并且可以补偿负载的无功功率，从而调节功率因数并且抑制电压闪变。电压传感器和电流传感器检测线路和电容上的电压、检测整流和逆变电路四个桥臂、配电网络上的电流，并将检测结果传输至控制电路。控制电路得到来自传感器的控制信号进行判断、计算，采用合适的检测与控制算法对主电路中的逆变电路和整流电路进行准确、实时的控制，从而对配电网系统中的电网谐波和闪变进行综合抑制。

与现有技术相比，本发明的主电路具有如下优点：

●由于该装置可以检测配电网系统的谐波和无功电流，因此本装置不仅能补偿各次谐波，还可以补偿无功从而抑制闪变，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；