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(shí)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(dòng)化水平和效益的同時(shí)，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(yùn)行過程中所產(chǎn)生的高諧波和低功率因數(shù)的運(yùn)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(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍㈦娏o源濾波器與需補(bǔ)償?shù)姆蔷€性負(fù)載并聯(lián)，為諧波提供一個(gè)低阻通路的同時(shí)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(diǎn)。同時(shí)，它的缺點(diǎn)也很明顯:
[0004]I)、無源濾波器的補(bǔ)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(bǔ)償固定的無功功率，對(duì)變化的無功功率不能進(jìn)行精確的補(bǔ)償，不能對(duì)諧波和無功實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
[0007]4)、無源濾波器所需儲(chǔ)能元件的體積大。
[0008]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)的有源濾波器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)的帶有VSC電路的有源濾波器。
[0010]為解決上述問題，本實(shí)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(diǎn)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(gè)浮點(diǎn)DSP和I個(gè)ARM ;所述浮點(diǎn)DSP負(fù)責(zé)一相的數(shù)據(jù)采集和控制計(jì)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(duì)三個(gè)浮點(diǎn)DSP的協(xié)調(diào)、對(duì)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(hào)處理電路和電平轉(zhuǎn)換電路；由電網(wǎng)所采集的電壓信號(hào)和負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)放大和整形處理以備傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)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(diǎn)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(bǔ)償電流。
[0016]本發(fā)明中包括浮點(diǎn)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(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)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(hào)形式向電壓源變流器送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)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(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)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(diǎn)DSP+ARM的數(shù)字化控制系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號(hào)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(shí)用新型有益效果:
[0019]I)、本實(shí)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(duì)配電網(wǎng)諧波的要求。本實(shí)用新型真正做到自適應(yīng)跟蹤補(bǔ)償，自動(dòng)識(shí)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(bǔ)償。
[0020]2)、本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)補(bǔ)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(dòng)態(tài)、快速的無功功率補(bǔ)償。
[0021]3)、本實(shí)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(bǔ)償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并適度補(bǔ)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(shí)用新型具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測(cè)量電路故障、雷擊等多種保護(hù)功能，以確保裝置和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，并可在負(fù)荷較輕時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行，充分考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[0023]5)、本實(shí)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(jì)和管理。
[0024]同時(shí)下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例中主電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)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(diǎn)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(gè)浮點(diǎn)DSP和I個(gè)ARM。所述浮點(diǎn)DSP負(fù)責(zé)一相的數(shù)據(jù)采集和控制計(jì)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(duì)三個(gè)浮點(diǎn)DSP的協(xié)調(diào)、對(duì)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(hào)處理電路和電平轉(zhuǎn)換電路；由電網(wǎng)所采集的電壓信號(hào)和負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)放大和整形處理以備傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)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(diǎn)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(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)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(hào)形式向電壓源變流器送出驅(qū)動(dòng)脈沖，生成與電網(wǎng)