CN110850202A - 一种应用于电能质量治理装置的负载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电能治理技术领域，具体涉及一种应用于电能质量治理装置的负载装置。该装置包括第一有源电力滤波器、第二有源电力滤波器和隔离变压器，第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器的直流侧相连，第一有源电力滤波器的交流侧通过隔离变压器用于连接电网，第二有源电力滤波器的交流侧用于连接电网；还包括滤波器控制模块，所述滤波器控制模块控制连接第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器。该负载装置通过设置不同的输出电流，能够产生有功、无功、谐波和不平衡电流，从而无需多种负载装置，仅通过该负载装置即可实现对各种类型电能质量治理装置的测试与调试，以检测电能质量治理装置的补偿效果。

Description

一种应用于电能质量治理装置的负载装置

技术领域

本发明属于电能治理技术领域，具体涉及一种应用于电能质量治理装置的负载装置。

背景技术

电力电子设备在工厂供电、民用住宅和城市供电等电力***中广泛应用使得各种非线性、波动性和不对称负载大量增加，造成诸如电压波动、功率因数低、三相不平衡及谐波等电能质量污染日趋严重。随着电能质量问题逐渐引起人们的关注，各种电能质量治理装置被广泛应用，相应的电能质量治理装置包括无功补偿装置、三相不平衡补偿装置、谐波补偿装置等。

为了对这些电能质量治理装置进行测试，需要对这些电能质量治理装置配置相应的负载，用于检测这些电能质量治理装置的补偿效果。例如，对于无功补偿装置，一般需要购置两套无功补偿装置并采用背靠背的形式，其中一组无功补偿装置作为负载，另一组无功补偿装置用于补偿；对于不平衡补偿装置，一般需要采用电阻箱；对于无功补偿装置，常常需要容性负载。也即，针对不同的电能质量治理装置需要配置不同的负载，所以在对不同的电能质量治理装置进行测试时需要更换负载，进行重新接线，测试效率较低。

发明内容

本发明提供了一种应用于电能质量治理装置的负载装置，用以解决现有技术中不同的电能质量治理装置需要配置不同的负载造成的测试效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种应用于电能质量治理装置的负载装置，包括第一有源电力滤波器、第二有源电力滤波器和隔离变压器，第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器的直流侧相连，第一有源电力滤波器的交流侧通过隔离变压器用于连接电网，第二有源电力滤波器的交流侧用于连接电网；还包括滤波器控制模块，所述滤波器控制模块控制连接第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器。

其有益效果：本发明的负载装置，使用两个有源电力滤波器的直流侧背靠背连接，其中一个有源电力滤波器的交流侧直接连接电网，另一个有源电力滤波器的交流侧通过隔离变压器连接电网。该负载装置通过设置不同的输出电流，能够产生有功、无功、谐波和不平衡电流，从而无需多种负载装置，仅通过该负载装置即可实现对各种类型电能质量治理装置的测试与调试，以检测电能质量治理装置的补偿效果。而且，该负载装置节能、回馈电网功率因数高、整体效率高，由于设置有变压器隔离，抗干扰能力强，可靠性高。

进一步的，所述滤波器控制模块包括两个控制器，分别为第一控制器和第二控制器，所述第一控制器控制用于输出控制信号控制连接所述第一有源电力滤波器中的开关管，第二控制器用于输出控制信号控制连接所述第二有源电力滤波器中的开关管。

进一步的，还包括通讯控制器，所述通讯控制器与所述滤波器控制模块通讯连接，且通讯控制器还具有无线通信接口。

进一步的，所述第一控制器执行包括稳压环和均压环的控制策略。

进一步的，所述第二控制器执行电压外环和电流内环的控制策略。

附图说明

图1是本发明的应用于电能质量治理装置的负载装置的电路图；

图2是有源电力滤波器的电路图；

图3是1#APF的控制策略框图；

图4是2#APF的控制策略框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

负载装置实施例：

该实施例提供了一种应用于电能质量治理装置的负载装置，该负载装置用于连接电网，且负载装置与电网之间通过连接电能质量治理装置，便可实现对电能质量治理装置的测试。下面具体介绍该负载装置。

该负载装置的电路图如图1所示，其为针对电能质量治理装置理论研究、装置检验实验、生产调试老化而设计的负载装置，该负载装置包括两台有源电力滤波器(APF)，其主电路原理图如图2所示，两台有源电力滤波器分别为第一有源电力滤波器1#APF和第二有源电力滤波器2#APF，还包括隔离变压器、滤波器控制模块和通讯控制器。

第一有源电力滤波器1#APF和第二有源电力滤波器2#APF背靠背连接，这两个有源电力滤波器的直流侧相连；第一有源电力滤波器1#APF的交流侧直接与三相四线制电网(U、V、W和N)连接；第二有源电力滤波器2#APF的交流侧通过隔离变压器与电网连接。

为了实现对第一有源电力滤波器1#APF和第二有源电力滤波器2#APF中开关管的控制，该负载装置中的滤波器控制模块包括两个控制器(图1中未画出)，分别为第一控制器和第二控制器，第一控制器输出PWM波以控制第一有源电力滤波器1#APF中开关管的导通与关断，第二控制器输出PWM波以控制第二有源电力滤波器2#APF中开关管的导通与关断。

为方便描述，记图2中DC+和N之间电压为正母线电压Udc1，DC-和N之间电压为负母线电压Udc2，DC+和DC-之间的电压为直流母线电压Udc，直流母线基准电压为Udcref，装置实际输出三相电流为Ica、Icb和Icc，指令电流信号为Irefa、Irefb和Irefc，电网电压为Usa、Usb和Usc。

第一有源电力滤波器1#APF主要作为稳压和中点平衡控制。控制策略示意图如图3所示，具体的控制策略为：包括稳压环和均压环，稳压环用于稳定直流母线电压Udc，均压环用于中点平衡控制，实现正负母线电压Udc1和Udc2均衡。在稳压环中通过将直流侧总电压Udc基准电压Udcref比较，将误差信号经过PI(比例积分)调节器后乘以与电网各相同步的正弦信号(PLL锁相电路输出信号)作为有功分量叠加到指令电流上，用于调节直流母线电压的稳定；在均压环中通过将正负母线电压的差信号(Udc2-Udc1)经过PI调节器之后作为零序分量叠加到指令电流上，与装置实际输出的电流(Ica、Icb和Icc)作差送入PI控制器，经SPWM模块生成PWM驱动信号驱动开关管工作。

第二有源电力滤波器2#APF用于输出负载电流。控制策略示意图如图4所示，具体的控制策略为：包括电流内环和电压外环组成。电流内环由PI控制器和PR(比例谐振)控制器构成，用以保证***的动态性能和稳态补偿精度。电压外环用于电网电压前馈(Usa、Usb和Usc)，提高***的动态性能和减轻电网电压波动对直流母线电压的冲击和输出精度的影响。装置的指令电流作为给定电流信号(Irefa、Irefb和Irefc)，装置实际输出的电流信号作为反馈信号(Ica、Icb和Icc)，将给定电流与反馈信号之差送入电流内环控制器(PI+PR)，经SPWM模块生成PWM驱动信号驱动开关管工作，实现装置实际输出电流跟踪指令电流的目的。

需说明的是，第一控制器和第二控制器执行的控制策略均为APF现有的控制策略。

通过上述结构，该负载装置可以通过设置不同的输出电流，能够产生有功、无功、谐波和不平衡电流。而且，该负载装置节能、回馈电网功率因数高、整体效率高，由于设置有变压器隔离，抗干扰能力强，可靠性高。

而且，该负载装置还包括通讯控制器，该通讯控制器与第一控制器通过RS485实现数据交互，还与第二控制器通过RS485实现数据交互，且该通讯控制器具有无线通信接口，能够实现与手机、iPad和笔记本电脑等的数据交互，使这些设备可进行web访问或APP进行操作，实现数据显示及参数设定，实现强大的数据信息交换及通讯管理功能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种应用于电能质量治理装置的负载装置，其特征在于，包括第一有源电力滤波器、第二有源电力滤波器和隔离变压器，第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器的直流侧相连，第一有源电力滤波器的交流侧通过隔离变压器用于连接电网，第二有源电力滤波器的交流侧用于连接电网；还包括滤波器控制模块，所述滤波器控制模块控制连接第一有源电力滤波器和第二有源电力滤波器。

2.根据权利要求1所述的应用于电能质量治理装置的负载装置，其特征在于，所述滤波器控制模块包括两个控制器，分别为第一控制器和第二控制器，所述第一控制器控制用于输出控制信号控制连接所述第一有源电力滤波器中的开关管，第二控制器用于输出控制信号控制连接所述第二有源电力滤波器中的开关管。

3.根据权利要求1所述的应用于电能质量治理装置的负载装置，其特征在于，还包括通讯控制器，所述通讯控制器与所述滤波器控制模块通讯连接，且通讯控制器还具有无线通信接口。

4.根据权利要求2所述的应用于电能质量治理装置的负载装置，其特征在于，所述第一控制器执行包括稳压环和均压环的控制策略。

5.根据权利要求2所述的应用于电能质量治理装置的电子负载装置，其特征在于，所述第二控制器执行电压外环和电流内环的控制策略。

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