[实用新型]带自补偿功能的电压谐波发生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电压谐波发生装置，具体而言涉及一种带自补偿功能的电压谐波发生装置。 

背景技术

随着高新技术产业的飞速发展以及传统行业采用计算机管理技术和先进控制技术的应用，电力用户中对电能质量敏感的负荷所占比重越来越大，人们对供电质量和供电可靠性提出了更新、更高的要求。 

应运而生的用户电力技术（Custom Power）是指把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对电力可靠性和电能质量的要求为依据，为用户提供所需要的电力。为改善电能质量，减小不合格电能所带来的损失，通常的做法是在用户和电网间安装一些用户电力设备（Custom Power Devices,简称CPD），如：有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、动态不间断电源（DUPS）以及统一电能质量控制器（UPQC）等。 

为测试这些控制设备解决电能质量问题的能力，检验电气设备工作性能是否合乎要求，需要一种能够模拟各种现实工况环境的电能质量干扰装置，一种电压谐波发生装置，提供一种与实际工况相似的用电环境，以便于测试电能质量补偿装置的补偿效果和抗干扰能力。 

实用新型内容

本实用新型目的在于： 

针对现有技术存在的缺陷，提供一种带自补偿功能的电压谐波发生装置，发出60次以内的谐波和谐波15到20种合成波形，模拟各种现实工况环境的电能质量干扰状况，以达到测试电能质量补偿装置的补偿效果和抗干扰能力的目的。 

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案： 

一种带自补偿功能的电压谐波发生装置，其特征在于：由6只IGBT组成的第一桥式变流器1、第二桥式变流器2、电解电容器3、第一LRC滤波器8、第二LRC滤波器11、第一电变压器7、第二电变压器12、控制和运算电路4、数据采集电路5、第一电压传感器9、第二电压传感器10组成；其中第一电压传感器9、第二电压传感器10的二次线通过数据采集电路5连接到控制和运算电路4的输入端，第一电变压器7、第二电变压器12的二次侧通过第一LRC滤波器8、第二LRC滤波器11与第一桥式变流器1、第二桥式变流器2相连，一次侧通过接触器6连接在系统母线上；数据采集电路5将采集的数据传入到控制和运算电路4，驱动第一桥式变流器1、第二桥式变流器2的IGBT开断。 

上述技术方案的改进是：所述第一LRC滤波器8和第二LRC滤波器11分别由三条结构相同的滤波支路组成，每条支路都有电抗器、电容串接电阻构成。 

本实用新型的有益效果在于： 

1、发出2-60次谐波电压，并且可以发出这些电压波形的合成波形。谐波电流的幅值和次数可以通过编程实现。 

2、带有自补偿功能，使电压谐波在模拟工况环境下又不会对电网进行损害。 

附图说明

图1是本实用新型的带自补偿功能的谐波电压发生装置的电路结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例，进一步阐明本实用新型； 

如附图1所示装置是由6个IGBT构成的第一桥式变流器1、6个IGBT构成的第二桥式变流器2、电解电容器3、第一电变压器7、第二电变压器12、第一LRC滤波器8、第二LRC滤波器11、第一电压传感器9、第二电压传感器10、接触器6、数据采集电路5和控制及运算电路4共同组成的。 

数据采集电路5控制电路4由模数转换电路，基于DSP的控制和运算电路，驱动电路，继电保护电路和电平转换电路以及人机交互电路组成。 

当接触器6闭合时，装置开始工作。第一桥式变流器1和第二桥式变流器2各由6只IGBT和续流二极管构成的3桥臂H结构，该结构由电解电容器3供电，第一桥式变流器1通过PI控制方法调节电解电容器3两端电压，作为第一桥式变流器1和第二桥式变流器2的逆变电压，一般来说直流电压越高，可发出的谐波次数越高，本装置碍于硬件限制和输出需要，选取850V作为直流侧电压。第二桥式变流器2由运算及控制电路4驱动发出谐波电压，第一桥式变流器1在第二桥式变流器2发出谐波电压的同时发出幅值相同、相位相同、方向相反的电压波形，使之在电网接入侧电压基本不含有谐波分量。 

第一桥式变流器1和第二桥式变流器2在本装置中作为主要执行部件，各桥臂通过PWM控制策略将直流电压加在第一电变压器7和第二电变压器12的二次侧上，从而在一次侧得到谐波电压和补偿电压。 

在每个开关周期控制电路都会把输出电压信号与指令信号作比较，将误差量叠加到下个开关周期的指令电压中，保证补偿精度。 

本装置的PWM控制策略采用Deadbeat控制算法。其硬件基础是高性能的双DSP实现。与模拟控制相比，数字化控制具有控制灵活、易改变控制算法和硬件调试方便等优点。这种方法的原理是在每一个开关周期的开始时刻，采样逆变器并网侧产生的电压i，并且预测出下一周期开始时刻逆变器并网侧的电压参考值j，由差值j-i计算出开关器件的开关时间，使i在下一周期开始时刻等于j。这种方法计算量较大，但其开关频率固定、动态响应快的特点十分适用于并网逆变器的数字控制。