专利名称：一种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统或电气化铁道设备技术领域，涉及一种有源谐波治理和有源无功补偿装置，特别涉及一种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置。
背景技术：
目前，广泛应用于电力系统的无功补偿和滤波是一种静止的无功补偿装置。作为无功补偿，是向系统内并入电容器，用流入电容器的容性电流来补偿系统的感性电流，达到无功补偿的目的。若要进行滤波，则在补偿电容器回路接入适当的容量的电抗器，达到过滤某次谐波的目的。其缺点是1)调整补偿容量要靠投切电容器组来实现，电容器组的反复投切，不但会影响装置的使用寿命，也会对系统的安全带来隐患。2)电容器组串联电抗器， 只能过滤特定次数的谐波，(如3次、5次或7次谐波)而对其他次数的谐波可能还会有放大作用。3)当与系统参数吻合时，有发生系统谐振的危险，影响系统的安全运行。另一种静止无功补偿装置是除并联电容器外，再在系统中并联一晶闸管与空心电抗器串联回路。通过调整该回路的电流值，来调整总的补偿容量。其缺点是晶闸管的调整可给系统带来新的谐波分量。有源无功补偿和有源滤波装置也得到广泛应用，但目前市场上流行的产品，大多是用大功率半导体元件产生一个将方波电压经过叠加，构造出近似的正弦波电压，在通过连接电抗器，接入电网，构成各种形式的逆变器。这些逆变器在构成正弦波的过程中，叠加的层数不会过高，且会存在一定的谐波。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，该补偿装置采用电流补偿的原理，能够补偿无功电流和治理谐波电流，不仅结构简单，而且计算速度快，实时性好、抗干扰能力强。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，包括控制器、主绕组和三个补偿绕组，所述三个补偿绕组与主绕组绕制在同一个铁心上；所述主绕组与负载并联，所述三个补偿绕组分别连接有IGBT模块，每个IGBT模块的后端分别连接有直流电容器；在主绕组并联节点的前端和后端分别串联有电源侧电流互感器和负载侧电流互感器，所述电源侧电流互感器和负载侧电流互感器的信号线分别与控制器连接；所述主绕组的并联节点上还连接有电压互感器，所述电压互感器的信号线与控制器连接；所述IGBT模块的控制端分别与控制器连接。上述三个补偿绕组分别是无功补偿绕组、偶次谐波补偿绕组和奇次谐波补偿绕组。上述控制器由相互连接的单片机DSP和FPGA构成；所述单片机DSP分别连接电源侧电流互感器和负载侧电流互感器；所述FPGA连接分别各IGBT模块的控制端。[0010]上述的单片机DSP还连接有液晶显示屏。上述主绕组的一端连接于电源与负载之间，另一端接地。本实用新型采用控制器联合控制的模式，计算速度快、反应速度快、实时性好、抗干扰能力强，随时根据运行参数决定三个绕组的补偿策略。
图1是本实用新型的原理示意图；图2是主绕组3A和三个补偿绕组之间的绕制结构示意图；图3是本实用新型的控制图。其中1为电源侧电流互感器；2为负载侧电流互感器；3为补偿变压器；3A为补偿变压器主绕组；3a为无功补偿绕组；北为偶次谐波治理绕组；3c为奇次谐波治理绕组；6是铁心；如，仙，如分别为各绕组的IGBT模块；fe，5b，5c分别是与IGBT连接的直流电容器；7 是电压互感器；8是控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图1，本实用新型的该种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，包括控制器8、主绕组3A和三个补偿绕组。其中三个补偿绕组与主绕组绕制在同一个铁心6上 (如图2所示)，形成一个补偿变压器3。主绕组与负载并联即主绕组3A的一端连接于电源与负载之间，另一端接地。三个补偿绕组分别连接有IGBT模块(如图中的如，仙，如)，每个IGBT模块的后端分别连接有直流电容器(如图中的5ajb，5c)；在主绕组3A并联节点的前端和后端分别串联有电源侧电流互感器1和负载侧电流互感器2，电源侧电流互感器1和负载侧电流互感器2的信号线分别与控制器8连接。主绕组3A的并联节点上还连接有电压互感器7，电压互感器7的信号线与控制器8连接；IGBT模块的控制端分别与控制器8连接。参见图3，本实用新型的控制器8由相互连接的单片机DSP和FPGA构成；其中单片机DSP分别连接电源侧电流互感器1和负载侧电流互感器2 ；FPGA连接分别各IGBT模块的控制端。这种控制器可预先设置控制方案和控制指标。并且单片机DSP还连接有液晶显示屏，有显示控制方案、运行结果和运行过程的功能。如图所示，本实用新型的三个补偿绕组分别是无功补偿绕组3a、偶次谐波补偿绕组北和奇次谐波补偿绕组3c。这三个补偿绕组各自的功能可通过控制器8进行自动切换。本实用新型的工作过程如下控制器8接受来自电源侧的电流互感器的信号和来自负载侧的电流互感器的信号，对信号进行分析，计算出谐波成分，谐波量(各次谐波的幅值和相位)以及无功分量等， 根据预置控制方案，确定补偿和治理算法。在由控制器8输出PWM信号，送给每个IGBT模块的控制端，控制各补偿绕组的输出电流，使其按控制方案要求的频率、幅值和相位输出， 此补偿电流会由主绕组3A注入线路，达到无功补偿和谐波治理的目的。综上所述，本实用新型采用电流控制的原理，主要补偿无功电流和治理谐波电流。 由于既检测负载侧的电流有检测电源侧的电流，因此属于闭环控制和治理。本实用新型具有结构简单，运行稳定的优势。
权利要求1.一种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，其特征在于包括控制器(8)、 主绕组(3A)和三个补偿绕组，所述三个补偿绕组与主绕组绕制在同一个铁心(6)上；所述主绕组与负载并联，所述三个补偿绕组分别连接有IGBT模块，每个IGBT模块的后端分别连接有直流电容器；在主绕组(3A)并联节点的前端和后端分别串联有电源侧电流互感器(1) 和负载侧电流互感器O)，所述电源侧电流互感器⑴和负载侧电流互感器⑵的信号线分别与控制器(8)连接；所述主绕组(3A)的并联节点上还连接有电压互感器(7)，所述电压互感器(7)的信号线与控制器(8)连接；所述IGBT模块的控制端分别与控制器(8)连接。
2.根据权利要求1所述的电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，其特征在于所述三个补偿绕组分别是无功补偿绕组(3a)、偶次谐波补偿绕组(3b)和奇次谐波补偿绕组(3c)。
3.根据权利要求1所述的电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，其特征在于所述控制器(8)由相互连接的单片机DSP和FPGA构成；所述单片机DSP分别连接电源侧电流互感器(1)和负载侧电流互感器O)；所述FPGA连接分别各IGBT模块的控制端。
4.根据权利要求3所述的电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，其特征在于所述的单片机DSP还连接有液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，其特征在于所述主绕组(3A)的一端连接于电源与负载之间，另一端接地。
专利摘要本实用新型涉及一种电流控制型有源谐波治理和有源无功补偿装置，包括控制器、主绕组和三个补偿绕组，三个补偿绕组与主绕组绕制在同一个铁心上；主绕组与负载并联，三个补偿绕组分别连接有IGBT模块，每个IGBT模块的后端分别连接有直流电容器；在主绕组并联节点的前端和后端分别串联有电源侧电流互感器和负载侧电流互感器，电源侧电流互感器和负载侧电流互感器的信号线分别与控制器连接；主绕组的并联节点上还连接有电压互感器，电压互感器的信号线与控制器连接；IGBT模块的控制端分别与控制器连接。本实用新型采用控制器联合控制的模式，计算速度快、反应速度快、实时性好、抗干扰能力强，随时根据运行参数决定三个绕组的补偿策略。
文档编号H02J3/01GK202127244SQ20112024520
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者张航生 申请人:张航生