专利名称：一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，属于电能质量控制领 域。
背景技术：
近年来，电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注 入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已 被人们越来越重视。使用无源滤波装置来解决无功和谐波问题存在许多缺点。如无源滤波器的设计大 多针对特定频率的谐波，只能滤除特定次谐波，存在着与电网发生谐振的可能性；并且对电 网阻抗和频率变化十分敏感；体积大、损耗大等等。为解决这一问题，人们做了许多研究与 探讨，其中具有代表意义的是有源电力滤波器。从目前国外的使用情况来看，利用有源电力 滤波器进行谐波和无功补偿是今后的一个发展趋势。有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和 大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好 的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置。作为有源电力滤波器，其基本原理是检测负载谐波，注入反相谐波，以谐波的相互 抵消达到滤波的目的。一般的有源电力滤波器是一个电流模式控制的电压源逆变器。输出 电流是通过逆变器输出的电压作用在输出电感上产生的。图1为现有的有源电力滤波器负 载电流检测、处理原理框图，由于负载电流是根据最大负荷设计的，实际投运过程当中由于 负载的变化，检测得到的负载电流可能较小，势必造成A/D采样信号较小。尽管有些负载所 产生的谐波电流较大，但是和负载的基波电流相比仍然所占比例较小，谐波电流与基波电 流相叠加经过采样和A/D转换后从中提取出的谐波电流信号的分辨率会比较低，故采样到 的谐波电流与传感器量程相比会太小，引起失真，从而影响有源电力滤波器的补偿效果。目 前，为了解决这个问题会采用信号放大的办法，但是A/D转换器的输入范围仅为5V左右，因 此不能将信号放大倍数提高太多。
发明内容本发明的目的是提供一种能够准确检测并滤波有源电力滤波器中谐波电流的装置。为达到上述目的，本发明采用技术方案是一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，包括与电网连接的输出电抗器、 与该输出电抗器连接的有源电力滤波器的功率单元、与该功率单元连接的驱动电路、其特 征在于还包括两相坐标系变换模块、用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d_q坐标系下的 二相负载电流，其中两相坐标系是与电路中电压矢量同步旋转，旋转角频率为；[0010]低通滤波模块、用于将两相坐标系变换模块输出的二相负载电流中d、q分量各自 的谐波分量电流滤除，从而获得的基波分量电流；三相坐标系变换模块、用于将经低通滤波模块处理后的基波分量电流变换为三相 坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；PWM生成模块、用于产生控制有源电力滤波器的功率单元的脉冲宽度调制信号；减法器、用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块输出的基波分量电流相减， 获得谐波信号电流。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，一个谐波模数转换器位于所述减法器与PWM生成模块之间；一个 负载模数转换器与两相坐标系变换模块的输入端连接；一个基波模数转换器、位于三相坐 标系变换模块与减法器之间。2、上述方案中，一个谐波电流放大器位于所述减法器与PWM生成模块211之间，该 谐波电流放大器用于将谐波信号电流进行放大，获得三相负载电流谐波信号。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果1、本实用新型在得到负载电流的基波分量，并将基波分量反馈到谐波电流检测环 节，从而降低谐波电流检测的失真，提高谐波电流补偿效果。2、本实用新型通过硬件把负载电流中的基本分量进行分离，将所得谐波电流信号 单独进行放大并进行模数转换，从而提高了谐波电流检测的分辨率，改善了谐波电流的补 偿效果。3、本实用新型谐波电流直接由三相负载电流得到，不需要做任何计算，避免了数 字计算过程中的舍入误差，提高了谐波电流的检测精度。4、本实用新型在三相坐标系变换模块中加入了算法延时补偿功能，可以对软件算 法所产生的延时进行补偿，从而使输出电流的基波分量更加准确。
附图1为现有的有源电力滤波器结构框图；附图2为本实用新型中有源电力滤波器结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，如附图1所示，包括与 电网连接的输出电抗器215 ；与该输出电抗器215连接的有源电力滤波器的功率单元214 ；与该功率单元214连接的驱动电路213 ；两相坐标系变换模块205、用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d_q坐标系 下的二相负载电流，其中两相坐标系是与电路中电压矢量同步旋转，旋转角频率为；低通滤波模块206、用于将两相坐标系变换模块205输出的二相负载电流中d、q分 量各自的谐波分量电流滤除，从而获得的基波分量电流；三相坐标系变换模块207、用于将经低通滤波模块206处理后的基波分量电流变换为三相A-B-C坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；PWM生成模块211、用于产生控制有源电力滤波器的功率单元214的脉冲宽度调制
信号；减法器217、用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块207输出的基波分量电 流相减，获得谐波信号电流；一个谐波模数转换器210位于所述减法器217与PWM生成模块211之间；一个负 载模数转换器204与两相坐标系变换模块的输入端连接；一个基波模数转换器208、位于三 相坐标系变换模块207与减法器217之间；一个谐波电流放大器209位于所述减法器217与PWM生成模块211之间，该谐波 电流放大器209用于将谐波信号电流进行放大。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，包括与电网连接的输出电抗器(215)、与该输出电抗器(215)连接的有源电力滤波器的功率单元(214)、与该功率单元(214)连接的驱动电路(213)、其特征在于还包括两相坐标系变换模块(205)，用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d-q坐标系下的二相负载电流，其中两相坐标系是与电路中电压矢量同步旋转，旋转角频率为ωs；低通滤波模块(206)，用于将两相坐标系变换模块(205)输出的二相负载电流中d、q分量各自的谐波分量电流滤除，从而获得的基波分量电流；三相坐标系变换模块(207)，用于将经低通滤波模块(206)处理后的基波分量电流变换为三相(A-B-C)坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；PWM生成模块(211)，用于产生控制有源电力滤波器的功率单元(214)的脉冲宽度调制信号；减法器(217)，用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块(207)输出的基波分量电流相减，获得谐波信号电流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一个谐波模数转换器(210)位于所述减 法器(217)与PWM生成模块(211)之间；一个负载模数转换器(204)与两相坐标系变换模 块(205)的输入端连接；一个基波模数转换器(208)位于三相坐标系变换模块(207)与减 法器(217)之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一个谐波电流放大器(209)位于所述减 法器(217)与PWM生成模块(211)之间，该谐波电流放大器(209)用于将谐波信号电流进 行放大。
专利摘要本实用新型涉及一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，包括两相坐标系变换模块，用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d-q坐标系下的二相负载电流，其中两相坐标系是与电路中电压矢量同步旋转，旋转角频率为ωs；低通滤波模块；三相坐标系变换模块，用于将经低通滤波模块处理后的基波分量电流变换为三相坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；PWM生成模块；减法器，用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块输出的基波分量电流相减，获得谐波信号电流。本实用新型具有精确检测并滤波有源电力滤波器中谐波电流的优点。
文档编号H02J3/01GK201583584SQ20092035043
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者吴祥兴, 汤玉明 申请人:苏州工业园区和顺电气股份有限公司