基于对称分量法的新型三次谐波混合型电力滤波装置的制作方法

本实用新型属于电力滤波技术领域，尤其是一种基于对称分量法的新型三次谐波混合型电力滤波装置。

背景技术：

由于电力电子装置的应用日益广泛，以及大量非线性负荷在配电网中广泛应用，电网的谐波污染问题日益严重，对配电网造成的危害十分严重。电网中不但存在5、7、11次等类型的谐波电流，还存在严重的三次谐波电流污染。由于三次谐波属于零序，该零序回路不仅存在回路阻抗低，还经常造成谐波放大问题，因此，三次谐波污染问题是个国际性的大难题。

中国专利文献“基于对称分量法的三次谐波混合型电力滤波装置”(申请号 CN201210118234.7，公开号CN102624001A)可以在一定程度上解决上述问题，但是，该装置在三相严重不对称的情况下不能够有效滤除零线上的三次谐波电流。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于对称分量法的新型三次谐波混合型电力滤波装置，解决在三相电路不对称情况下有源滤波器不能有效地跟踪三次谐波电流的问题，提高有源滤波器滤除三次谐波的效率。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于对称分量法的新型三次谐波混合型电力滤波装置，包括交流电源、变压器、5 次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器、单相逆变器和信号采集锁相及控制电路；所述交流电源、变压器、5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器依次相连接，5次单调谐无源滤波器和7次单调谐无源滤波器一端输出负荷侧三相电流至负荷，该5次单调谐无源滤波器和7次单调谐无源滤波器的另一端与单相逆变器相连接；所述信号采集锁相及控制电路包括ADC模块、锁相环电路、DSP模块和FPGA模块，所述ADC模块输入端与交流电源三相电流、三相电压以及负荷侧三相电流相连接，所述锁相环电路输入端与三相电压信号相连接，锁相环电路输出端与FPGA模块相连接，FPGA的两个控制端分别与ADC模块及DSP模块相连接，所述DSP模块输出恒定频率的PWM信号经过IGBT驱动电路到单相逆变器上,单相逆变器的输出电流分别连接至交流电源和负荷上。

所述单相逆变器由IGBT电容半桥电路构成。

所述5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器均为星型结构。

所述FPGA模块由预分频电路、1024分频电路和1024计数器依次连接构成，所述预分频电路与锁相环电路相连接，1024分频电路的一输出端与ADC模块相连接，1024分频电路的灵以输出端与1024计数器相连接，1024计数器输出端10位角度指针模块相连接。

本实用新型的优点和积极效果是：

本发明采用由星型接法构成的5次及7次单调谐无源滤波器、采用IGBT电容半桥的单相逆变器2和由DSP及FPGA等构成的信号采集锁相及控制电路，对于5次以上的非零序谐波，使用无源滤波器可以取得比较好的滤波效果，同时，能够有效地地降低滤波装置的成本，有效解决了三相电路不对称情况下有源滤波器不能有效跟踪三次谐波电流的问题，提高了有源滤波器滤除三次谐波的效率。

附图说明

图1是本实用新型的电路图；

图2是FPGA模块的电路图；

图3是DSP模块的信号处理原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。

一种基于对称分量法的新型三次谐波混合型电力滤波装置，如图1所示，包括交流电源，变压器、5次及7次单调谐无源滤波器1、单相逆变器2、信号采集锁相及控制电路3。所述 5次及7次单调谐无源滤波器1由5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器连接构成， 5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器均为星型结构。所述单相逆变器2由IGBT电容半桥构成。信号采集锁相及控制电路3由ADC模块、锁相环电路、DSP模块及FPGA模块连接构成。

所述交流电源、变压器、5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器相连接，5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器一端输出负荷侧三相电流ila、ilb、ilc与负荷相连接，该5次单调谐无源滤波器、7次单调谐无源滤波器的另一端与单相逆变器2相连接。所述信号采集锁相及控制电路3通过ADC模块采集交流电源三相电流信号、负荷侧三相电流ila、ilb、 ilc以及三相电压Ua、Ub、Uc并传送给DSP模块，锁相环电路对三相电压Ua、Ub、Uc进行锁相处理并将锁相环信号传送给FPGA模块。FPGA模块与DSP相连接，DSP模块经处理得到恒定频率的PWM信号经过IGBT驱动电路到单相逆变器2上，所述单相逆变器2的输出电流izf分别连接至交流电源和负荷上。从而实现3次混合型电力有源滤波器的功能。

下面对本实用新型的工作原理进行说明。以下说明是为了便于对新型三次谐波混合型电力滤波装置的理解，并不是本实用新型保护的内容。

如图2所示，所述FPGA模块由预分频电路、1024分频电路和1024计数器依次连接构成。三相电压信号经过锁相电路进行相位锁定后，输出的高频信号送入FPGA模块中进行预分频和1024分频计，该1024分频电路输出的一路脉冲信号(ADC转换控制信号)用于ADC模块的启动转换控制，另一路脉冲信号传送到FPGA模块里面的计数器进行1024的循环计数，FPGA模块输出Q0、Q1……Q9信号连接10位角度指针并传送给DSP模块。

如图3所示，负荷侧三相电流ila、ilb、ilc经过ADC进行模数转换后读入DSP模块中，对 a相电流ila经过软件移相120度和240度后(查表法)，实现对原来的a相进行三相虚构，然后对虚构出的三个电流应用对称分量法进行相加，并进行除3运算，就得到了负荷侧a相电流中的三次谐波分量ia0；同理，对负荷侧的b相和c相电流进行同样的运算操作，就可以得到负荷侧b相电流中的三次谐波分量ib0和负荷侧b相电流中的三次谐波分量ic0；再把这三个电流进行相加，得到有源滤波器的参考电流ifl＝ia0+ib0+ic0，再和有源滤波器的实际输出电流izf进行比较，得到的差值信号经过A倍放大后与三角波信号比较，就可以得到恒定频率的PWM信号。二个恒定频率的PWM信号经过IGBT驱动电路放大后就可以控制三次谐波电力有源滤波器的2个IGBT工作，从而实现3次混合型电力有源滤波器的功能。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。