一种谐波电流补偿器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及谐波补偿领域，尤其是涉及一种配电网不对称工业负荷的谐波电 流补偿器。
【背景技术】
[0002] 单个工业负荷产生的谐波电流非常小;但是，多个工业负荷的总谐波电流是不可 忽略的。如果工业负荷的数量增加时，电力系统中的谐波污染会更加严重。因此，抑制由单 相工业负荷产生的谐波电流是非常重要的。最近几年，由于可再生能源利用技术领域的进 步，使用谐波补偿变流器进行谐波补偿已经成为大家感兴趣的领域。此外，一些论文讨论了 谐波补偿变流器，例如住宅光伏(PV)系统。如果住宅光伏系统可以补偿因住宅负荷产生的 谐波电流，光伏系统将显著改善电能质量。
[0003] 传统的谐波补偿变流器不对称接入电网存在使电网中三次谐波电流增大的风险。
[0004] 图1中每一个工业整流负荷都用含平滑直流电容器的全桥整流二极管代替，谐波 补偿变流器用一个包含单相全桥逆变器和直流电容单元代替。结合图1可以得到图2-图4所 示的三相三线制系统中三次谐波电流流向图，图中每一相的工业整流负载由谐波电流源表 示，则该系统的线电流为，
(1)
[0006] 式中为基波角频率，下标数值表示谐波次数。
[0007] 一般而言，三次谐波电流为零序电流，其相角几乎为零，因此，电网接入对称负载 时可以得到，
[0008] Iab3 = Ibc3 = Ica3
[0009] 0ab3 = 0bc3 = 0ca3 (2)
[0010] 由式（1)-(2)可知，对称负荷下，三次谐波电流仅在由负荷组成的三角形环内流 动，其环路如图2中箭头所示，即对称三相三线制系统中三次谐波电流可以自然抑制。
[0011] S1:图3所示为传统谐波补偿方式下三次谐波电流回路，图中谐波补偿变流器接入 线a-b间。由于谐波补偿变流器可当作常规有源滤波器，其可按图3中虚线箭头吸收k ab3。因 此，谐波补偿变流器电流为，
[0012] i13 = iLab3 = ILab3COS(3 O t+0Lab3) (3)
[0013]由此，iab3 = 〇,式⑴中线电流为，
⑷
[0015]对称负载下，根据式(2)，上式可以化为，
(5)
[0017] 由式(5)可知，谐波补偿变流器不对称接入将导致电网部分相的三次谐波电流增 加。
[0018] 当电网负载不对称时，isc3中含有三次谐波电流分量，然而由于该分量为isa3与isc3 之差，其大小相较于isa3和isb3较小。
[0019] S2:图4所示为谐波补偿变流器接入线a-b和b-c间时三次谐波电流流动回路，电流 kab3和ku按照图4中虚线所示环路分别被两台谐波补偿变流器吸收。则此时电网线电流 为，
(6)
[0021] 此时，在不考虑负载的情况下isb3 = 0,然而，与S1节类似，采用两相补偿时电网部 分相的三次谐波电流同样被加大。
【发明内容】
[0022] 本实用新型主要是解决现有技术所存在的谐波补偿变流器不对称接入电网会使 电网中三次谐波电流增大的技术问题，提供一种在不对称接入情况下可以平衡三次谐波电 流的谐波电流补偿器。
[0023] 本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种谐波电 流补偿器，包括测量单元、锁相环、三次谐波基准电流产生器、三次以上谐波电流检测器、第 一加法器、直流电压控制单元以及谐波电流产生单元，所述测量单元的输入端作为谐波电 流补偿器的输入端，锁相环的输入端连接测量单元，锁相环的输出端连接三次谐波基准电 流产生器和三次以上谐波电流检测器;所述三次谐波基准电流产生器的输入端和三次以上 谐波电流检测器的输入端都连接到测量单元，所述三次谐波基准电流产生器的输出端和三 次以上谐波电流检测器的输出端分别连接到第一加法器的两个输入端，第一加法器的输出 端通过直流电压控制单元连接谐波电流产生单元，谐波电流产生单元的输出端作为谐波电 流补偿器的输出端，所述谐波电流补偿器跨接在三相电网的a相和b相之间。
[0024]测量单元检测电路中各个参数，锁相环获得相位信号传递给三次谐波基准电流产 生器和三次以上谐波电流检测器，三次谐波基准电流产生器产生三次谐波的基准电流，三 次以上谐波电流检测器产生除三次谐波以外的谐波基准电流，加法器将三次谐波的基准电 流和三次谐波以外的谐波基准电流相加，输入到直流电压控制单元，直流电压控制电源产 生相应的电压，控制谐波电流产生电源产生谐波补偿电流，输入到电网中。
[0025]作为优选，所述三次以上谐波电流检测器包括第一延迟元件、第二延迟元件、第一 d_q转换器、第二d_q转换器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第三低通滤波器、第四低通 滤波器、第一反相器、第二反相器、第二加法器和第三加法器，锁相环的输入端连接测量单 元的v'ab信号端，锁相环的第一输出端(输出w t信号)连接第一d_q转换器和第一反相器，锁 相环的第二输出端(输出3 cot信号)连接第二d_q转换器、第二反相器和三次谐波基准电流 产生器，；第一 d_q转换器的第一输入端连接测量单元的iLab信号端，第二输入端通过第一延 迟元件连接第一输入端连接测量单元的iub信号端;第一 d_q转换器的第一输出端通过第一 低通滤波器连接第一反相器的第一输入端，第一 d_q转换器的第二输出端通过第二低通滤 波器连接第一反相器的第二输入端;第二d_q转换器的第一输入端连接测量单元的iub信号 端，第二输入端通过第二延迟元件连接第一输入端连接测量单元的iub信号端;第二d_q转 换器的第一输出端通过第三低通滤波器连接第二反相器的第一输入端，第一 d_q转换器的 第二输出端通过第四低通滤波器连接第二反相器的第二输入端;第一反相器的输出端和第 二反相器的输出端分别连接第二加法器的两个输入端，第二加法器的输出端连接第三加法 器的第一输入端，第三加法器的第二输入端连接测量单元的i Lab信号端，第三加法器的输出 端连接第一加法器的第一输入端。
[0026] 作为优选，所述直流电压控制单元包括第五加法器、第六加法器、第七加法器、第 八加法器、增益模块、积分模块和乘法器，所述第一加法器的输出端连接第五加法器的第一 输入端，乘法器的输出端连接第五加法器的第二输入端，第五加法器的输出端连接第六加 法器的第一输入端，第六加法器的第二输入端连接测量单元的1:信号端，第六加法器的输 出端通过增益模块连接第七加法器的第一输入端，第七加法器的第二输入端连接测量单元 的Vs信号端，第七加法器的输出端连接谐波电流产生单元;第八加法器的第一输入端和第 二输入端分别连接测量单元的/d。信号端和Vd。信号端，输出端通过积分模块连接乘法器的 第一输入端，乘法器的第二输入端连接测量单元的sin cot信号端。
[0027] 本实用新型带来的有益效果是，可以降低额定功率，从而补偿谐波电流，不对称接 入也不会引起三次谐波增大。
【附图说明】
[0028]图1为谐波补偿变流器接入电网的原理图；
[0029] 图2为没有谐波补偿变流器接入电网的三次谐波电流流向图；
[0030] 图3为一个传统谐波补偿变流器不对称接入电网的三次谐波电流流向图；
[0031 ]图4为两个传统谐波补偿变流器不对称接入电网的三次谐波电流流向图；
[0032] 图5为本实用新型的一个谐波补偿变流器不对称接入电网的三次谐波电流流向 图；
[0033] 图6为本实用新型的两个谐波补偿变流器不对称接入电网的三次谐波电流流向 图；
[0034] 图7为当有源滤波器接入ab两相之间的传统单相有源滤波器的部分结构框图；
[0035] 图8为当谐波补偿变流器接入ab两相之间时的平衡三次谐波的部分结构框图。
【具体实施方式】
[0036] 下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0037] 实施例:本实施例的一种谐波电流补偿器，包括测量单元、锁相环、三次谐波基准 电流产生器、三次以上谐波电流检测器、第一加法器、直流电压控制单元以及谐波电流产生 单元，所述测量单元的输入端作为谐波电流补偿器的输入端，锁相环的输入端连接测量单 元，锁相环的输出端连接三次谐波基准电流产生器和三次以上谐波电流检测器;所述三次 谐波基准电流产生器的输入端和三次以上谐波电流检测器的输入端都连接到测量单元，所 述三次谐波基准电流产生器的输出端和三次以上谐波电流检测器的输出端分别连接到第 一加法器的两个输入端，第一加法器的输出端通过直流电压控制单元连接谐波电流产生单 元，谐波电流产生单元的输出端作为谐波电流补偿器的输出端，所述谐波电流补偿器跨接 在三相电网的a相和b相之间。
[0038]三次以上谐波电流检测器包括第一延迟元件、第二延迟元件、第一 d_q转换器、第 二d_q转换器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第三低通滤波器、第四低通滤波器、第一 反相器、第二反相器、第二加法器和第三加法器，测量单元通过，^信号连接锁相环的输入 端，锁相环输出信号到第一d_q转换器和第一反相器，锁相环输出3c〇t信号到第二d_q转 换器、第二反相器和三次谐波基准电流产生器，；第一d_q转换器的第一输入端连接测量单 元的iub信号端，第二输入端通过第一延迟元件连接第一输入端连接测量单元的iub信号 端;第一 d-q转换器的第一输出端通过第一低通滤波器连接第一反相器的第一输入端，第一 d_q转换器的第二输出端通过第二低通滤波器连接第一反相器的第二输入端;第二d_q转换 器的第一输入端连接测量单元的iub信号端，第二输入端通过第二延迟元件连接第一输入 端连接测量单元的iub信号端;第二d-q转换器的第一输出端通过第三低通滤波器连接第二 反相器的第一输入端，第一 d-q转换器的第二输出端通过第四低通滤波器连接第二反相器 的第二输入端;第一反相器的输出端和第二反相器的输出端分别连接第二加法器的两个输 入端，第二加法器的输出端连接第三加法器的第一输入端，第三加法器的第二输入端连接 测量单元的iub信号端，第三加法器的输出端连接第一加法器的第一输入端。
[0039] 三次谐波基准电流产生器包括第四加法器、第三延迟单元、第三d-q转换器、第五 低通滤波器、第六低通滤波器和第三反相器;所述第四加法器的第一输入端连接测量单元 的isb信号端，第二输入端连接测量单元的^信号端;第三d-q转换器的第一输入端连接第四 加法器的输出端，第二输入端通过第三延迟元件连接第四加法器的输出端;第三d-q转换器 的第一输出端通过第五低通滤波器连接第三反相器的第一输入端，第三d-q转换器的第二 输出端通过第六低通滤波器连接第三反相器的第二输入端;第三反相器的输出端连接第一 加法器的第二输入端;第三d-q转换器和第三反相器都连接到锁相环的3c〇t信号端。
[0040] 直流电压控制单元包括第五加法器、第六加法器、第七加法器、第八加法器、增益 模块、积分模块和乘法器，所述第一加法器的输出端连接第五加法器的第一输