Lcl滤波器静止无功发生器的制造方法

文档序号:10897356阅读:471来源:国知局
Lcl滤波器静止无功发生器的制造方法
【专利摘要】LCL滤波器静止无功发生器,涉及一种LCL滤波器无功滤波补偿装置。为了解决LCL滤波器补偿装置需要较大的电感值才能达到较好的滤波效果的问题。本实用新型所述的信号检测单元的三个电流信号输入端分别与三相交流电源的输出端相连;信号检测单元的输出端与控制单元输入端相连;控制单元的驱动信号输出端与驱动单元的驱动信号输入端相连;驱动单元的逆变信号输出端与逆变电路单元的逆变信号输入端相连;逆变电路单元的滤波信号输出端与LCL滤波器的滤波信号输入端相连;LCL滤波器的三个电流信号输出端分别与三相交流电源的三个电流信号输出端相连。有益效果为耗能少,成本低、动态性能好、稳定性高。适用于对电网电路的无功补偿。
【专利说明】
LGL滤波霜静止无功发生霜
技术领域
[0001 ]本实用新型设及一种LCL滤波器无功滤波补偿装置。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子器件的广泛应用,带来了严重的谐波和无功污染问题,因此应对电 能质量进行控制,无功补偿、谐波抑制、功率因数校正等电能质量控制技术也在迅猛发展, 21世纪绿色供电势在必行。
[0003] 随着用电负荷的提升,无功补偿装置的容量也随之提升,为了减小功率器件的开 关损耗,保护功率开关器件,通常会采用LCL滤波器,则需要较大的电感值才能达到较为理 想的滤波效果,从而导致网侧电流变化率下降、系统动态性能降低、电抗器体积过大W及导 致成本过高等问题,限制了无功补偿装置的发展。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是为了解决LCL滤波器补偿装置需要较大的电感值才能达到较 好的滤波效果的问题,提出一种LCL滤波器静止无功发生器。
[0005] 本实用新型所述的LCL滤波器静止无功发生器,它包括信号检测单元、控制单元、 驱动单元和逆变电路单元;
[0006] 信号检测单元的=个电流信号输入端分别与=相交流电源的=个电流信号输出 端相连;信号检测单元的控制信号输出端与控制单元的控制信号输入端相连;控制单元的 驱动信号输出端与驱动单元的驱动信号输入端相连;驱动单元的逆变信号输出端与逆变电 路单元的逆变信号输入端相连;逆变电路单元的滤波信号输出端与LCL滤波器的滤波信号 输入端相连;IXL滤波器的S个电流信号输出端分别与S相交流电源的S个电流信号输出 端相连。
[0007] 本实用新型通过信号检测单元完成对=相交流电源负载的阻感不平衡负载的电 流采样,并且,信号检测单元将电流采样结果转化为控制信号后发送给控制单元,控制单元 根据控制信号向驱动单元发出驱动信号,驱动单元根据驱动信号发送逆变信号到逆变电路 单元,逆变电路单元根据接收的逆变信号发送滤波信号到LCL滤波器,IXL滤波器根据接收 到的滤波信号完成对电路的滤波补偿。
[000引本实用新型的有益效果为:该LCL滤波器静止无功发生器耗能低,W较小的总电感 量即可实现滤波效果,并且,该LCL滤波器静止无功发生器具有成本低、动态性能高、稳定性 高的优点;同时,变电路单元具有过压保护和过流保护的功能。
[0009] 适用于对电网电路的无功补偿。
【附图说明】
[0010] 图1为【具体实施方式】一所述的LCL滤波器静止无功发生器的原理示意图;
[0011] 图2为【具体实施方式】二中的信号检测单元的原理示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0012] 一:结合图1说明本实施方式,本实施方式所述的LCL滤波器静止无 功发生器,它包括信号检测单元1、控制单元2、驱动单元3和逆变电路单元4;
[0013] 信号检测单元1的=个电流信号输入端分别与=相交流电源6的=个电流信号输 出端相连,信号检测单元1用于对电路的电流采样和电压采样;信号检测单元1的控制信号 输出端与控制单元2的控制信号输入端相连;信号检测单元1还用于将采样的电流信号和电 压信号转换为控制信号;控制单元2的驱动信号输出端与驱动单元3的驱动信号输入端相 连;控制单元2用于将控制信号能换为驱动信号;驱动单元3的逆变信号输出端与逆变电路 单元4的逆变信号输入端相连;驱动单元3用于将驱动信号转换为逆变信号;逆变电路单元4 的滤波信号输出端与LCL滤波器5的滤波信号输入端相连;逆变电路单元4用于将逆变信号 转换为滤波信号;IXL滤波器5的S个电流信号输出端分别与S相交流电源6的S个电流信 号输出端相连,IXL滤波器5用于完成对电路的滤波补偿。
【具体实施方式】 [0014] 二:结合图2说明本实施方式,本实施方式是对一所述 的LCL滤波器静止无功发生器进一步限定,在本实施方式中,信号检测单元1包括锁相环1- UClark变换器1-2、化rk变换器1-3、一号低通滤波器1-4、二号低通滤波器1-5、一号矩阵变 换器1-6、二号矩阵变换器1-7、一号减法器1-8、二号减法器1-9、=号减法器1-10和信号变 换器1-11;
[0015] S相交流电源6的S个电流输出端分别与Clark变换器1-2的S个电流信号输入端 相连;同时,=相交流电源6的=个电流输出端分别与一号减法器1-8、二号减法器1-9和= 号减法器1 -10的电流信号输入端相连;
[0016] Clark变换器1-2的电压信号输出端与锁相环1-1的电压信号输入端相连;Clark变 换器1-2的两个Clark变换电流信号输出端分别与化rk变换器1-3的两个Clark变换电流信 号输入端相连;
[0017] 锁相环1-1的两个输出端分别为正弦信号输出端和余弦信号输出端,锁相环1-1的 正弦信号输出端同时与化rk变换器1-3和一号矩阵变换器1-6的正弦信号输入端相连,锁相 环1-1的余弦信号输出端同时与化rk变换器1-3和一号矩阵变换器1-6的余弦信号输入端 相连;
[0018] 化rk变换器1-3的两个化rk变换电流输出端分别与一号低通滤波器1-4和二号低 通滤波器1-5的化rk变换电流输入端相连;
[0019] -号低通滤波器1-4的低通滤波信号输出端与一号矩阵变换器1-6的一号低通滤 波信号输入端相连;二号低通滤波器1-5的低通滤波信号输出端与一号矩阵变换器1-6的二 号低通滤波信号输入端相连;
[0020] -号矩阵变换器1-6的两个矩阵变换输出端分别与二号矩阵变换器1-7的两个矩 阵变换输入端相连;
[0021] 二号矩阵变换器1-7的S个矩阵变换输出端分别与一号减法器1-8、二号减法器1- 9和=号减法器1-10的矩阵变换输入端相连;
[0022] -号减法器1-8的补偿信号输出端与信号变换器1-11的一号补偿信号输入端相 连,二号减法器1-9的补偿信号输出端与信号变换器1-11的二号补偿信号输入端相连,立号 减法器1-10的补偿信号输出端与信号变换器1-11的=号补偿信号输入端相连;
[0023] 信号变换器1-11的输出端为信号检测单元1的控制信号输出端。
[0024] 在本实施方式中,采用ip-iq检测法,通过锁相环1-1产生与=相交流电源6传输到 阻感不平衡负载的电压相位相同的正弦信号和余弦信号;所述正弦信号和余弦信号分别为 sin Wt和COS Wt;
[0025] ;相交流电源6输出的;相交流信号分别为ia、ib和i。;
[00%] S相交流电源6输出的S相交流信号经过Clark变换器1-2的Clark变换,得到静止 坐标系(X~0)下的电流信号ix和ie;
[0027]
[002引其中,C32为Clark变换器1-2的Clark变换常数,并卫
[00巧]对i Y巧i R讲斤化rk变换得到有功和无功电流分量ip和iq;
[0030]
[0031] 其中,C为化rk变换器1-3的化rk变换系数,并且
[0032] 到有功和无功电流分量ip和iq分别经过一号低通滤波器1-4和二号低通滤波器1-5 进行滤波,得到有功和无功电流滤波分量5和
[0033] 断开通道,对^进行两次矩阵变换得到基波有功分量iaf、ibf、icf;
[0034;
[0035] 其中,C23为二号矩阵变换器1-7的变换矩阵系数,Cl为一号矩阵变换器1-6变换矩 阵系数,并且
[0036] 通过一号减法器1-8、二号减法器1-9和=号减法器1-10得到所需补偿的指令电流 f曰亏 iah、ibh、ich ;
[0037]
[0038] 由于ip-iq检测法只需知道=相交流电源6输出的=相交流信号的瞬时值,不需要 知道电网电压的幅值,因此不受电网电压信号崎变或不对称的影响,保证了采样结果的准 确性。
【具体实施方式】 [0039] 本实施方式是对一所述的本实施方式是对具体实 施方式一所述的LCL滤波器静止无功发生器进一步限定,在本实施方式中,控制单元2采用 型号为TMS320F2812的数字信号处理器。
[0040] TMS320F2812忍片具有高性价比、多功能、高性能等优点,目前在控制领域是最有 影响力的处理器之一。数字信号处理器的主频最高150M化,运算精度达到32位,响应速度 快,精度高并且具有PWM脉冲输出功能,使系统实时检测处理的要求得到了满足。该忍片的 内部存储器包括了 128kBX 16位Flash存储器、128kBX 16位的ROMW及IkBX 16位的OTP ROM 等,使应用的灵活性大大的提高。2X8通道的高性能12位ADC最快转换时间80ns,且具有两 个采样保持电路,可进行双通道同步采样。
【具体实施方式】 [0041] 四:本实施方式是对一所述的本实施方式是对具体实 施方式一所述的LCL滤波器静止无功发生器进一步限定,在本实施方式中,驱动单元3采用 型号为IR2110的驱动器。
[0042] IR2110驱动器能增强系统的抗干扰能力。
[0043] 【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的本实施方式是对具体实 施方式一所述的LCL滤波器静止无功发生器进一步限定,在本实施方式中,逆变电路单元4 为=相全桥逆变器。
【主权项】
1. LCL滤波器静止无功发生器,其特征在于,它包括信号检测单元(1)、控制单元(2)、驱 动单元(3)和逆变电路单元(4); 信号检测单元(1)的三个电流信号输入端分别与三相交流电源(6)的三个电流信号输 出端相连;信号检测单元(1)的控制信号输出端与控制单元(2)的控制信号输入端相连;控 制单元(2)的驱动信号输出端与驱动单元(3)的驱动信号输入端相连;驱动单元(3)的逆变 信号输出端与逆变电路单元(4)的逆变信号输入端相连;逆变电路单元(4)的滤波信号输出 端与LCL滤波器(5)的滤波信号输入端相连;LCL滤波器(5)的三个电流信号输出端分别与三 相交流电源(6)的三个电流信号输出端相连。2. 根据权利要求1所述的LCL滤波器静止无功发生器,其特征在于,信号检测单元(1)包 括锁相环(1-1)、Clark变换器(1-2)、Park变换器(1-3)、一号低通滤波器(1-4)、二号低通滤 波器(1-5)、一号矩阵变换器(1-6)、二号矩阵变换器(1-7)、一号减法器(1-8)、二号减法器 (1-9)、三号减法器(1-10)和信号变换器(1-11); 三相交流电源(6)的三个电流输出端分别与Clark变换器(1 -2)的三个电流信号输入端 相连;同时,三相交流电源(6)的三个电流输出端分别与一号减法器(1 -8 )、二号减法器(1 - 9)和三号减法器(1-10)的电流信号输入端相连; Clark变换器(1-2)的电压信号输出端与锁相环(1-1)的电压信号输入端相连;Clark变 换器(1-2)的两个Clark变换电流信号输出端分别与Park变换器(1-3)的两个Clark变换电 流信号输入端相连; 锁相环(1-1)的两个输出端分别为正弦信号输出端和余弦信号输出端,锁相环(1-1)的 正弦信号输出端同时与Park变换器(1-3)和一号矩阵变换器(1-6)的正弦信号输入端相连, 锁相环(1-1)的余弦信号输出端同时与Park变换器(1-3)和一号矩阵变换器(1-6)的余弦信 号输入端相连; Park变换器(1-3)的两个Park变换电流输出端分别与一号低通滤波器(1-4)和二号低 通滤波器(1-5)的Park变换电流输入端相连; 一号低通滤波器(1-4)的低通滤波信号输出端与一号矩阵变换器(1-6)的一号低通滤 波信号输入端相连;二号低通滤波器(1-5)的低通滤波信号输出端与一号矩阵变换器(1-6) 的二号低通滤波信号输入端相连; 一号矩阵变换器(1-6)的两个矩阵变换输出端分别与二号矩阵变换器(1-7)的两个矩 阵变换输入端相连; 二号矩阵变换器(1-7)的三个矩阵变换输出端分别与一号减法器(1-8)、二号减法器 (1-9)和三号减法器(1-10)的矩阵变换输入端相连; 一号减法器(1-8)的补偿信号输出端与信号变换器(1-11)的一号补偿信号输入端相 连,二号减法器(1-9)的补偿信号输出端与信号变换器(1-11)的二号补偿信号输入端相连, 三号减法器(1-10)的补偿信号输出端与信号变换器(1-11)的三号补偿信号输入端相连; 信号变换器(1-11)的输出端为信号检测单元(1)的控制信号输出端。3. 根据权利要求1所述的LCL滤波器静止无功发生器,其特征在于,控制单元(2)采用型 号为TMS320F2812的数字信号处理器。4. 根据权利要求1所述的LCL滤波器静止无功发生器,其特征在于,驱动单元(3)采用型 号为IR2110的驱动器。5.根据权利要求1所述的LCL滤波器静止无功发生器,其特征在于,逆变电路单元(4)为 三相全桥逆变器。
【文档编号】H02J3/18GK205583700SQ201620296948
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】刘海波, 张晓海, 赵忠颖, 赵广涛, 冯万里, 高晗璎
【申请人】国网黑龙江省电力有限公司双鸭山供电公司, 哈尔滨理工大学, 国家电网公司
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