一种模拟有源电力滤波器的低压平台的制作方法

本实用新型涉及有源电力滤波器的试验装置，具体为一种模拟有源电力滤波器的低压平台。

背景技术：

有源滤波器(APF：Active power filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。

由于有源电力滤波器的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的结论。有源电力滤波器的实验研究可在实际的电力电子装置(一般称原型)。在原型上进行实验研究，往往受高压系统的安全、可靠运行的限制。如短路实验等一般不能在原型系统进行；同时，这种方法投资大，体积大，方案、参数调整困难，试验实施速度慢。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种模拟有源电力滤波器的低压平台，能够满足有源电力滤波器试验的安全可靠、低成本、体积小、方案参数简便调整、试验实施速度快的需求。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种模拟有源电力滤波器的低压平台，包括相谐波检测单元，以及依次连接的有源滤波器、高速通信单元和用于与有源滤波器实现半实物仿真联合试验RTLAB仿真系统；所述有源滤波器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元；主电路设备和功率单元依次连接在380V交流母线上；控制保护系统的输出端连接功率单元；所述的主电路设备包括分别连接在380V交流母线三相与功率单元之间的电感器；所述相谐波检测单元分别对应380V交流母线的三相共设置三组；每组均包括电压采集电路和电流采集电路，以及与两者分别连接的谐波检测电路；相谐波检测单元用于生成电流谐波给定值发送给控制保护系统；所述高速通信单元用于控制保护系统与RTLAB仿真系统的连接和高速通信；高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与所述光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统进行数据传输。

优选的，还包括连接在控制保护系统上的上位机、温度传感器、数据存储单元和数据显示单元。

优选的，所述功率单元采用H桥结构的IGBT及其驱动电路。

优选的，所述主电路设备的参数以10kV:380V为系数等比例缩小原型中对应主电路设备参数进行设置。

优选的，控制保护系统的输入端通过低速光纤连接功率单元。

优选的，高速通信单元与RTLAB仿真系统中建立的控制层模型对接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型所述低压平台还在控制保护系统中增加了VME总线架构的高速通信单元。可通过高速光纤实时与RTLAB仿真系统互联，实现半实物联合试验。RTLAB中可设计谐波发生电源，可进一步降低试验装置成本，增加设备灵活性和可靠性。本实用新型还将有源电力滤波器各参数和变量按比例缩小，表示的数值与原型相等。在动态模拟中，模型和原型的物理现象有相同的时间标尺，即模型和原型各元件的时间常数，例如功率单元充电回路的时间常数Tc，以秒为单位相等。在380V低压低压平台所做动模试验的结果，可得出10kV或其他电压等级有源电力滤波器等效试验结论。

附图说明

图1是本实用新型实例中所述低压平台的电气图。

图2是本实用新型实例中所述低压平台的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1和图2所示，本实用新型一种模拟有源电力滤波器的低压平台，包括有源滤波器、相谐波检测单元、高速通信单元和RTLAB仿真系统。

所述有源滤波器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元。所述有源滤波器主电路设备参数按照10kV:380V等比例缩小；所述主电路设备和功率单元按顺序连接在380V交流母线上；所述的主电路设备包括分别连接在380V交流母线三相与功率单元之间的电感器La、Lb、Lc。

所述相谐波检测单元分别对应380V交流母线的三相共设置三组；每组均包括独立的电压、电流采集电路和谐波检测电路，可并行计算单相谐波电流含量，用于生成电流谐波给定值发送给控制保护系统。

高速通信单元用于控制保护系统与RTLAB仿真系统连接并实现高速通信，包括与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA，采用第一PCIE接口与所述光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片，采用VME总线与控制保护系统数据传输。

所述RTLAB用于与有源滤波器实现半实物联合试验。所述RTLAB中可建立控制层模型，可配合验证有源滤波器不同部件功能。

所述低压平台还包括与控制保护系统连接的上位机、温度传感器、数据存储和数据显示单元；用于有源滤波器的试验所需的控制、测量和显示。所述功率单元包含H桥结构的IGBT及其驱动电路。

在实施例中，其中功率单元的数量可根据需要调整，控制保护机箱需相应调整对应接口数量。

低压平台主电路设备参数以10kV:380V为系数等比例缩小。仅需要一路低压交流电源即可实现整个低压平台主电路电源和控制电源供电，电源输入范围220V～1140V。

低压平台控制保护机箱可通过配置高速通信单元与RTLAB仿真系统中建立的控制层对接，实现半实物联合试验。

使用时，RTLAB仿真系统中建立控制层模型，执行有源滤波器控制算法，将每个给定谐波电压和控制指令通过高速通信模块发送给有源滤波器的控制保护系统，控制保护系统系统执行RTLAB仿真系统指令对功率单元进行控制。同时，控制保护系统还将功率单元实际谐波电压和有源滤波器的运行状态信息通过高速通信单元反馈给RTLAB仿真系统。可见，此时的控制保护系统不再具有控制功能，只具有指令执行和数据传输功能。

高速通信模块采用FPGA为处理器，通过VME协议转换芯片将控制保护系统的VME总线转换成PCIE串行通信协议，再由FPGA软件实现协议转换，转换成PCIE、SRIO、AURORA、工业以太网等高速串行通信协议，经光纤收发单元转换成光信号与RTDS系统通信。

该低压平台通过现有技术中的软件控制，可实现以下验证：

低压平台可实现两电平、多电平和模块级联多电平等各种拓扑有源电力滤波器的试验验证。

低压平台可实现单相滤波器、三相滤波器等各种高压电力滤波器的试验验证。

低压平台可实现比例谐振控制、比例重复控制等各种有源电力滤波器控制模式的试验验证。

低压平台可实现有源滤波器系统级和功率单元故障监测和故障保护策略的试验验证。

低压平台可实现有源电力滤波器系统各级损耗、效率、散热效果等试验验证。

对于本实用新型各个实施例中所阐述的平台，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。