CN205407263U - 单相有源电力谐波无功综合补偿器 - Google Patents

单相有源电力谐波无功综合补偿器 Download PDF

Info

Publication number
CN205407263U
CN205407263U CN201620150234.9U CN201620150234U CN205407263U CN 205407263 U CN205407263 U CN 205407263U CN 201620150234 U CN201620150234 U CN 201620150234U CN 205407263 U CN205407263 U CN 205407263U
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
current
branch road
igbt
way
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201620150234.9U
Other languages
English (en)
Inventor
郭志波
袁韩雨
刘畅
费力
奚佳进
刘公琦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN201620150234.9U priority Critical patent/CN205407263U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN205407263U publication Critical patent/CN205407263U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

单相有源电力谐波无功综合补偿器，涉及电能质量技术领域，包括指令电流运算电路和由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路组成的补偿电流发生器，主动路包括由两个IGBT串联组成的一个桥臂、由两个单向电容串联组成的另一个桥臂，两个桥臂构成一个回路，两个IGBT中间分出第一支路连接电抗器的一端，两个单向电容中间分出第二支路，第二支路的另一端设有与电网的零线相连的接线端。本实用新型采用绝缘栅双极型晶体管为功率器件，提高了检测谐波与无功的检测速率，控制更加简单，实现更加容易，大大节约了成本。

Description

单相有源电力谐波无功综合补偿器
技术领域
本实用新型涉及电能质量技术领域，具体涉及电网的谐波治理与无功补偿技术领域。
背景技术
随着现代工业技术的快速发展，电网***中非线性负荷的急剧增加，各类非线性的电力电子装置如逆变器、整流器以及各种开关电源等广泛的应用，使得谐波和无功功率引发人们越来越多的关注；并且，供电方及其电力***设备、用户以及各种电器对电能质量的要求也越来越高。所以对电网***的谐波治理与无功补偿已成现代电力生产发展的迫切要求。
现有行业中已有提出采用补偿器对电网进行谐波治理补偿的方法，但，其执行的补偿的主电路采用四个IGBT形成全桥桥臂式回路，并且还需在桥臂的两端设置电容，同时，还需采用锁相环的输出信号参与指令电流运算电路中。这种补偿方式的效率低、补偿效果并不理想，进入负载前的电网波形的畸变率还有7.14%。
因此目前绝大多数有源电力滤波器谐波检测算法繁琐，均需要锁相环，结构均存在复杂、冗余的现象，并且主电路的成本较高。
实用新型内容
本实用新型目的是提出一种简单、高效、低成本的单相有源电力谐波无功综合补偿器。
本实用新型包括指令电流运算电路和补偿电流发生器，所述补偿电流发生器由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路组成，所述指令电流运算电路的输出端连接电流跟踪控制电路的输入端，所述电流跟踪控制电路的输出端连接驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接主电路的输入端；主动路包括由两个IGBT串联组成的一个桥臂、由两个单向电容串联组成的另一个桥臂，两个桥臂构成一个回路，所述两个IGBT中间分出第一支路连接电抗器的一端，所述电抗器的另一端设有与电网的一相相连的接线端，所述两个单向电容中间分出第二支路，所述第二支路的另一端设有与电网的零线相连的接线端，串联的两个单向电容的两个外端设置指令电流运算电路的主电路电压信号采样接线端。
本实用新型不需要电网锁相环，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为功率器件，并且还少采用一组IGBT，设计出一种可靠，高效，性价比高的单相有源电力滤波器。运用最简便的谐波算法，选用了递归离散傅里叶变换算法提取谐波与无功，大大减少了微控制器的运算量，提高了检测谐波与无功的检测速率。同时，节省了锁相环，较其他控制方法，控制更加简单，实现更加容易。主电路采用单相电容中点式结构，比传统的全桥结构节省了两个IGBT，大大节约了成本，提高了性价比。
附图说明
图1为本发明的一种应用示意图。
图2为未采用补偿手段的进入负载前的电网波形图。
图3为图2的进入负载前的电网波形傅里叶分析结果。
图4为采用已有技术进行补偿后的进入负载前的电网波形图。
图5为图4的进入负载前的电网波形傅里叶分析结果。
图6为采用本发明进行补偿后的进入负载前的电网波形图。
图7为图6的进入负载前的电网波形傅里叶分析结果。
具体实施方式
一、本实用新型的结构及工作原理：
如图1所示，本实用新型设有指令电流运算电路1和补偿电流发生器两部分，补偿电流发生器由电流跟踪控制电路2、驱动电路3和主电路4三个部分构成。
指令电流运算电路1的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分，因此有时也称之为谐波和无功电流检测电路。指令电流运算电路1的工作原理分析：
假设周期为T的周期信号，将其表示为一系列谐波分量之和：
（1）
其中，Nm为所需考虑的最高频率谐波次数，Ak和Bk分别为第k次谐波分量的实部和虚部，为基波角频率。N为每个基波周期内的采样数，采样周期。
以基波分量为例，其实部和虚部可由下式计算：
（2）
由式（2）可知，为了计算当前时刻基波分量的实部和虚部，需要利用输入信号在最近一个基波周期内的N个采样值，进行N次乘法和加法运算，运算量极大。但是通过观察式（2），发现其可以用以下递归的形式所表示：
（3）
根据式（3）即可方便的计算出基波分量的实部和虚部，从而根据下式合成得到基波分量：（4）
根据式（4）可以得到基波分量，其中包含基波有功与基波无功，在这里无功也是我们补偿的对象，故应当分离基波有功，观察式（4）我们可以得到为基波无功分量，为基波有功分量。由此可以得到电流的基波有功分量，原信号与基波有功信号相减，即为无功与谐波信号
（5）
式（5）中，为谐波。
从上式（1）推导得出：只需式（5）就可以实现补偿运算。式（5）中由电网电压产生，无需电网锁相环，不需要由微控制器产生，节省了微控制器的时间资源，不会产生微控制器的锁相误差，并且跟随电压的频率波动而自动调整。
补偿电流发生器的作用是根据指令电流运算的得出的补偿电流的指令信号，通过电流跟踪控制电路驱动驱动电路，以使主电路产生实际的补偿电流。
指令电流运算电路1的输出端连接电流跟踪控制电路2的输入端，电流跟踪控制电路2的输出端连接驱动电路3的输入端，驱动电路3的输出端连接主电路4的输入端。
主动路4由两个IGBT（V1、V2）、两个单向电容（C1、C2）和一个电抗器（L）构成，V1和V2串联组成的一个桥臂，C1和C2串联组成另一个桥臂，两个桥臂构成一个回路，在V1和V2中间分出第一支路连接电抗器L的一端，电抗器L的另一端通过接线端子与电网的一相相连，C1和C2中间分出第二支路，第二支路的另一端通过接线端子与电网的零线相连，串联的C1和C2的两个外端设置指令电流运算电路的主电路电压信号UC采样接线端。
指令电流运算电路1还设有与电网相连的电网电流信号is和电网电压信号ea接入端。
本实用新型工作原理：电流跟踪控制电路是补偿电流发生电路中的第一个环节，起作用是根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件的PWM信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号变化。采用定时控制的瞬时值比较方式。
二、对比分析：
以相同的的负载，分别对未采用补偿手段、采用已有技术进行补偿后和采用本发明进行补偿后的进入负载前的电网波形图进行测试，分别取得图2、4、6的图波形图，各图中横坐标为时间轴单位为秒（s），纵坐标为电流单位为安培（A）。
对比图2、4、6可见：采用本发明进行补偿后的进入负载前的电网波形图优于采用已有技术进行补偿后的进入负载前的电网波形图，采用已有技术进行补偿后的进入负载前的电网波形图优于未采用补偿手段的进入负载前的电网波形图。
同时，分别对图2、4、6采用傅里叶分析，结果分别见图3、5、7。图3、5、7中Fundamental为基波，THD意思为畸变率，Hz意思为赫兹。
由图3可见：负载波形的基波分量为50Hz，大小为79.9A，负载波形的畸变率为28.55%。
由图5可见：负载波形的基波分量为50Hz，大小为78.03A，负载波形的畸变率为8.76%。
由图7可见：负载波形的基波分量为50Hz，大小为70.22A，畸变率为3.89%。
对比图3、5、7可见：采用本实用新型装置，负载前的电网波形的畸变率可降低至3.89%。

Claims (1)

1.单相有源电力谐波无功综合补偿器，包括指令电流运算电路和补偿电流发生器，所述补偿电流发生器由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路组成，所述指令电流运算电路的输出端连接电流跟踪控制电路的输入端，所述电流跟踪控制电路的输出端连接驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接主电路的输入端；其特征在于：主动路包括由两个IGBT串联组成的一个桥臂、由两个单向电容串联组成的另一个桥臂，两个桥臂构成一个回路，所述两个IGBT中间分出第一支路连接电抗器的一端，所述电抗器的另一端设有与电网的一相相连的接线端，所述两个单向电容中间分出第二支路，所述第二支路的另一端设有与电网的零线相连的接线端，串联的两个单向电容的两个外端设置指令电流运算电路的主电路电压信号采样接线端。
CN201620150234.9U 2016-02-29 2016-02-29 单相有源电力谐波无功综合补偿器 Expired - Fee Related CN205407263U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620150234.9U CN205407263U (zh) 2016-02-29 2016-02-29 单相有源电力谐波无功综合补偿器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620150234.9U CN205407263U (zh) 2016-02-29 2016-02-29 单相有源电力谐波无功综合补偿器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN205407263U true CN205407263U (zh) 2016-07-27

Family

ID=56425450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201620150234.9U Expired - Fee Related CN205407263U (zh) 2016-02-29 2016-02-29 单相有源电力谐波无功综合补偿器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN205407263U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834537A (zh) * 2017-10-11 2018-03-23 深圳供电局有限公司 一种零静差电流跟踪控制方法及控制***

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834537A (zh) * 2017-10-11 2018-03-23 深圳供电局有限公司 一种零静差电流跟踪控制方法及控制***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105897013A (zh) 一种双向ac/dc变换器的虚拟惯性控制方法
CN107196491B (zh) 一种双buck并网逆变器半周期电流畸变抑制***及其方法
CN104333002B (zh) 一种基于ip-iq检测法和滞环控制的混合型有源滤波器
CN102496950B (zh) 一种高压级联变频器功率单元并网回馈装置
Wen et al. Modeling the output impedance negative incremental resistance behavior of grid-tied inverters
CN103887797A (zh) 一种有源电力滤波器补偿电流限流的控制方法
CN110336318A (zh) 一种单相光伏并网发电***及控制方法
CN107611971A (zh) 针对电网电压谐波畸变工况的网侧逆变器谐振全阶滑模控制方法
CN108321812A (zh) 一种基于模糊pi控制的预测直接功率控制方法
CN105244882A (zh) 三相三线制有源电力滤波器对电网谐波电流的补偿方法
CN103124074B (zh) 一种电能质量复合补偿方法
CN102611339B (zh) 一种三相整流装置的电流控制方法
CN104143829B (zh) Pwm整流器的直接电流控制方法及装置
CN105633969A (zh) 一种有源滤波器电源谐波补偿***及方法
CN103457267B (zh) 三相并联有源电力滤波器的空间矢量脉宽调制控制方法
CN103293965B (zh) 有源电力滤波器的反演控制方法
CN203339701U (zh) 多目标降损装置
CN205407263U (zh) 单相有源电力谐波无功综合补偿器
CN104280593A (zh) 基于瞬时无功功率理论的谐波及无功电流快速检测方法
CN105024541B (zh) 低谐波高功率因素的单相整流电路的预测电流控制方法
CN103414190A (zh) 多目标降损装置
CN204706890U (zh) 一种简易的pfc电路中的二次纹波消除装置
Mikkili et al. Simulation and RTDS Hardware implementation of SHAF for Mitigation of Current Harmonics with pq and Id-Iq Control strategies using PI controller
CN106300352A (zh) 基于自然坐标定向的有源电力滤波器控制方法
CN201639297U (zh) 一种配电网有源电力滤波的控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160727

Termination date: 20190228