本實(shí)用新型涉及有源電力濾波器的試驗(yàn)裝置，具體為一種模擬有源電力濾波器的低壓平臺(tái)。

背景技術(shù)：

有源濾波器(APF：Active power filter)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償，之所以稱為有源，是相對(duì)于無(wú)源LC濾波器，只能被動(dòng)吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF可以通過采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無(wú)功的分離，控制并主動(dòng)輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，抵消負(fù)載中相應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功和不平衡。

由于有源電力濾波器的復(fù)雜性，很多問題僅靠理論分析是不夠的，只有把理論分析和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，才能得到正確的結(jié)論。有源電力濾波器的實(shí)驗(yàn)研究可在實(shí)際的電力電子裝置(一般稱原型)。在原型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，往往受高壓系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行的限制。如短路實(shí)驗(yàn)等一般不能在原型系統(tǒng)進(jìn)行；同時(shí)，這種方法投資大，體積大，方案、參數(shù)調(diào)整困難，試驗(yàn)實(shí)施速度慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種模擬有源電力濾波器的低壓平臺(tái)，能夠滿足有源電力濾波器試驗(yàn)的安全可靠、低成本、體積小、方案參數(shù)簡(jiǎn)便調(diào)整、試驗(yàn)實(shí)施速度快的需求。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種模擬有源電力濾波器的低壓平臺(tái)，包括相諧波檢測(cè)單元，以及依次連接的有源濾波器、高速通信單元和用于與有源濾波器實(shí)現(xiàn)半實(shí)物仿真聯(lián)合試驗(yàn)RTLAB仿真系統(tǒng)；所述有源濾波器包括控制保護(hù)系統(tǒng)、主電路設(shè)備和功率單元；主電路設(shè)備和功率單元依次連接在380V交流母線上；控制保護(hù)系統(tǒng)的輸出端連接功率單元；所述的主電路設(shè)備包括分別連接在380V交流母線三相與功率單元之間的電感器；所述相諧波檢測(cè)單元分別對(duì)應(yīng)380V交流母線的三相共設(shè)置三組；每組均包括電壓采集電路和電流采集電路，以及與兩者分別連接的諧波檢測(cè)電路；相諧波檢測(cè)單元用于生成電流諧波給定值發(fā)送給控制保護(hù)系統(tǒng)；所述高速通信單元用于控制保護(hù)系統(tǒng)與RTLAB仿真系統(tǒng)的連接和高速通信；高速通信單元包括VME橋接芯片和FPGA，以及與RTLAB仿真系統(tǒng)連接的高速光纖收發(fā)單元；FPGA采用第一PCIE接口與所述光纖收發(fā)單元連接，采用第二PCIE接口與VME橋接芯片連接；VME橋接芯片采用VME總線與控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選的，還包括連接在控制保護(hù)系統(tǒng)上的上位機(jī)、溫度傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)顯示單元。

優(yōu)選的，所述功率單元采用H橋結(jié)構(gòu)的IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路。

優(yōu)選的，所述主電路設(shè)備的參數(shù)以10kV:380V為系數(shù)等比例縮小原型中對(duì)應(yīng)主電路設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

優(yōu)選的，控制保護(hù)系統(tǒng)的輸入端通過低速光纖連接功率單元。

優(yōu)選的，高速通信單元與RTLAB仿真系統(tǒng)中建立的控制層模型對(duì)接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型所述低壓平臺(tái)還在控制保護(hù)系統(tǒng)中增加了VME總線架構(gòu)的高速通信單元。可通過高速光纖實(shí)時(shí)與RTLAB仿真系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)半實(shí)物聯(lián)合試驗(yàn)。RTLAB中可設(shè)計(jì)諧波發(fā)生電源，可進(jìn)一步降低試驗(yàn)裝置成本，增加設(shè)備靈活性和可靠性。本實(shí)用新型還將有源電力濾波器各參數(shù)和變量按比例縮小，表示的數(shù)值與原型相等。在動(dòng)態(tài)模擬中，模型和原型的物理現(xiàn)象有相同的時(shí)間標(biāo)尺，即模型和原型各元件的時(shí)間常數(shù)，例如功率單元充電回路的時(shí)間常數(shù)Tc，以秒為單位相等。在380V低壓低壓平臺(tái)所做動(dòng)模試驗(yàn)的結(jié)果，可得出10kV或其他電壓等級(jí)有源電力濾波器等效試驗(yàn)結(jié)論。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)例中所述低壓平臺(tái)的電氣圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)例中所述低壓平臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種模擬有源電力濾波器的低壓平臺(tái)，包括有源濾波器、相諧波檢測(cè)單元、高速通信單元和RTLAB仿真系統(tǒng)。

所述有源濾波器包括控制保護(hù)系統(tǒng)、主電路設(shè)備和功率單元。所述有源濾波器主電路設(shè)備參數(shù)按照10kV:380V等比例縮??；所述主電路設(shè)備和功率單元按順序連接在380V交流母線上；所述的主電路設(shè)備包括分別連接在380V交流母線三相與功率單元之間的電感器La、Lb、Lc。

所述相諧波檢測(cè)單元分別對(duì)應(yīng)380V交流母線的三相共設(shè)置三組；每組均包括獨(dú)立的電壓、電流采集電路和諧波檢測(cè)電路，可并行計(jì)算單相諧波電流含量，用于生成電流諧波給定值發(fā)送給控制保護(hù)系統(tǒng)。

高速通信單元用于控制保護(hù)系統(tǒng)與RTLAB仿真系統(tǒng)連接并實(shí)現(xiàn)高速通信，包括與RTLAB仿真系統(tǒng)連接的高速光纖收發(fā)單元；FPGA，采用第一PCIE接口與所述光纖收發(fā)單元連接，采用第二PCIE接口與VME橋接芯片連接；VME橋接芯片，采用VME總線與控制保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。

所述RTLAB用于與有源濾波器實(shí)現(xiàn)半實(shí)物聯(lián)合試驗(yàn)。所述RTLAB中可建立控制層模型，可配合驗(yàn)證有源濾波器不同部件功能。

所述低壓平臺(tái)還包括與控制保護(hù)系統(tǒng)連接的上位機(jī)、溫度傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示單元；用于有源濾波器的試驗(yàn)所需的控制、測(cè)量和顯示。所述功率單元包含H橋結(jié)構(gòu)的IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路。

在實(shí)施例中，其中功率單元的數(shù)量可根據(jù)需要調(diào)整，控制保護(hù)機(jī)箱需相應(yīng)調(diào)整對(duì)應(yīng)接口數(shù)量。

低壓平臺(tái)主電路設(shè)備參數(shù)以10kV:380V為系數(shù)等比例縮小。僅需要一路低壓交流電源即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)低壓平臺(tái)主電路電源和控制電源供電，電源輸入范圍220V～1140V。

低壓平臺(tái)控制保護(hù)機(jī)箱可通過配置高速通信單元與RTLAB仿真系統(tǒng)中建立的控制層對(duì)接，實(shí)現(xiàn)半實(shí)物聯(lián)合試驗(yàn)。

使用時(shí)，RTLAB仿真系統(tǒng)中建立控制層模型，執(zhí)行有源濾波器控制算法，將每個(gè)給定諧波電壓和控制指令通過高速通信模塊發(fā)送給有源濾波器的控制保護(hù)系統(tǒng)，控制保護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)執(zhí)行RTLAB仿真系統(tǒng)指令對(duì)功率單元進(jìn)行控制。同時(shí)，控制保護(hù)系統(tǒng)還將功率單元實(shí)際諧波電壓和有源濾波器的運(yùn)行狀態(tài)信息通過高速通信單元反饋給RTLAB仿真系統(tǒng)?？梢?，此時(shí)的控制保護(hù)系統(tǒng)不再具有控制功能，只具有指令執(zhí)行和數(shù)據(jù)傳輸功能。

高速通信模塊采用FPGA為處理器，通過VME協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片將控制保護(hù)系統(tǒng)的VME總線轉(zhuǎn)換成PCIE串行通信協(xié)議，再由FPGA軟件實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PCIE、SRIO、AURORA、工業(yè)以太網(wǎng)等高速串行通信協(xié)議，經(jīng)光纖收發(fā)單元轉(zhuǎn)換成光信號(hào)與RTDS系統(tǒng)通信。

該低壓平臺(tái)通過現(xiàn)有技術(shù)中的軟件控制，可實(shí)現(xiàn)以下驗(yàn)證：

低壓平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)兩電平、多電平和模塊級(jí)聯(lián)多電平等各種拓?fù)溆性措娏V波器的試驗(yàn)驗(yàn)證。

低壓平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)單相濾波器、三相濾波器等各種高壓電力濾波器的試驗(yàn)驗(yàn)證。

低壓平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)比例諧振控制、比例重復(fù)控制等各種有源電力濾波器控制模式的試驗(yàn)驗(yàn)證。

低壓平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)有源濾波器系統(tǒng)級(jí)和功率單元故障監(jiān)測(cè)和故障保護(hù)策略的試驗(yàn)驗(yàn)證。

低壓平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器系統(tǒng)各級(jí)損耗、效率、散熱效果等試驗(yàn)驗(yàn)證。

對(duì)于本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中所闡述的平臺(tái)，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。