一種大容量的諧波發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及諧波發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大容量的諧波發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電力電子器件已經(jīng)被運(yùn)用到自動化行業(yè)的每一個(gè)角落，與我們的生活息息相關(guān)，雖然豐富了我們的生活，但是同樣也帶來了負(fù)面影響。過多的電力電子裝置使得電網(wǎng)中的諧波含量越來越多，嚴(yán)重降低了電網(wǎng)的質(zhì)量，同時(shí)諧波又會反過來影響電力設(shè)備，使電力設(shè)備發(fā)熱、振動和產(chǎn)生噪聲，使電力電子器件擊穿，使絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命，甚至引發(fā)更加嚴(yán)重的后果。所以諧波問題的解決迫在眉睫，因而就要測試各種設(shè)備所能承受的諧波的范圍。另外由于電抗器等電網(wǎng)元件在生產(chǎn)過程中無法準(zhǔn)確得出其在諧波下的電抗值及損耗值，因此研制諧波發(fā)生器裝置是必要的。
[0003]傳統(tǒng)諧波發(fā)生器利用模擬信號源產(chǎn)生信號，經(jīng)放大器對信號進(jìn)行放大，此種方法操作繁瑣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使經(jīng)過放大器對信號進(jìn)行放大，功率仍相對較小，很難滿足大功率檢測的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實(shí)用新型為克服以上不足，提供了一種大容量的諧波發(fā)生器，其可有效模擬電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的諧波情況，實(shí)現(xiàn)了對電抗器或變壓器等電網(wǎng)元件的耐諧波測試，以及電抗器、變壓器等電網(wǎng)元件在不同諧波下的電抗值和損耗的測試。
[0005]本實(shí)用新型的大容量的諧波發(fā)生器，為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于:包括三相逆變單元和計(jì)算控制單元，所述三相逆變單元包括依次連接的升壓變壓器、整流電路、逆變電路和采樣電路，所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，所述計(jì)算控制單元包括CPU和分別與其連接的IGBT驅(qū)動電路、顯示屏及故障處理電路，所述電流采樣電路和電壓采樣電路分別依次經(jīng)過接線端子、信號濾波放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接CPU，所述CPU依次通過信號多分電路和光纖傳輸線連接IGBT驅(qū)動電路，光纖傳輸線通過兩個(gè)光電信號轉(zhuǎn)換電路分別連接信號多分電路和IGBT驅(qū)動電路。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電流采樣電路包括霍爾電流傳感器，通過霍爾電流傳感器采集設(shè)備輸出諧波電流。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器，通過霍爾電壓傳感器采集設(shè)備的端電壓。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓采樣電路包括RC濾波電路，通過RC濾波電路采集電容兩端的電壓ua、ub、U。，再反推測試產(chǎn)品的端電壓。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型將自動控制技術(shù)與IGBT的驅(qū)動技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一套大容量的諧波發(fā)生器，可實(shí)現(xiàn)通過顯示屏輸入20次以內(nèi)諧波和基波的任意疊加，能夠使CPU通過IGBT驅(qū)動電路驅(qū)動逆變電路中的IGBT的通斷以輸出不同的諧波，同時(shí)本實(shí)用新型通過多個(gè)逆變H橋串聯(lián)來達(dá)到耐壓要求，具體數(shù)量由所需電壓和IGBT的耐壓值決定，從而可產(chǎn)生高電壓大電流，由于要實(shí)現(xiàn)高電壓大電流的諧波輸出，計(jì)算控制單元采用的主要控制策略為載波移相和電流跟蹤相結(jié)合，具體是CPU先根據(jù)顯示屏輸入的指令電流利用載波移相的方法做出兩個(gè)預(yù)期的輸出指令的PffM驅(qū)動程序，一個(gè)比輸入的指令電流的幅值大，一個(gè)比輸入的指令電流的幅值小，再通過電流跟蹤的方式采集輸出的實(shí)際電流和指令電流做比較，如果輸出的實(shí)際電流比輸入的指令電流小就選擇通過載波移相做出的高指令電流，如果輸出的實(shí)際電流比輸入的指令電流大，就選擇根據(jù)載波移相做出的低指令電流，從而達(dá)到高電壓大電流的諧波輸出，有效地模擬了電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的諧波情況。之后CPU通過霍爾電流傳感器采集設(shè)備輸出諧波電流iA、iB、，通過霍爾電壓傳感器采集設(shè)備的端電壓，之后經(jīng)濾波電路采集電容兩端的電壓ua、ub、u。，再反推測試產(chǎn)品的端電壓，從而算出被測產(chǎn)品在不同諧波下的損耗和電抗值，進(jìn)而了解待測電網(wǎng)元件所能承受的諧波的范圍。
【附圖說明】
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[0010]圖1為計(jì)算控制單元電路圖；
[0011]圖2為三相逆變單元電路圖；
[0012]圖3為諧波發(fā)生器與待測產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是單項(xiàng)逆變輸出電路等效圖，其中AC為霍爾電壓傳感器感應(yīng)過來的等效電源，R，C為濾波電路，其值已知，u為霍爾電壓傳感器感應(yīng)過來的端電壓。
【具體實(shí)施方式】
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[0014]參照圖1至圖3，該諧波發(fā)生器，包括三相逆變單元和計(jì)算控制單元，所述三相逆變單元包括依次連接的升壓變壓器、整流電路、逆變電路和采樣電路，所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，所述計(jì)算控制單元包括CPU和分別與其連接的IGBT驅(qū)動電路、顯示屏及故障處理電路，所述電流采樣電路包括霍爾電流傳感器，所述電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器和RC濾波電路，霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器分別依次經(jīng)過接線端子、信號濾波放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接CPU，所述CPU依次通過信號多分電路和光纖傳輸線連接IGBT驅(qū)動電路，光纖傳輸線通過兩個(gè)光電信號轉(zhuǎn)換電路分別連接信號多分電路和IGBT驅(qū)動電路。
[0015]通過該諧波發(fā)生器對電網(wǎng)元件進(jìn)行檢測的方法包括以下步驟:
[0016]第一步:在三相逆變單元中三相220V的供電電壓通過升壓變壓器升壓以達(dá)到測試的電壓值，再經(jīng)整流橋整流將交流電變成直流電，在計(jì)算控制單元中通過顯示屏輸入所需實(shí)驗(yàn)的諧波大小和次數(shù)傳給CPU ;
[0017]第二步:CPU根據(jù)顯示屏傳輸過來的諧波大小和次數(shù)，在CPU中作出其指令電流波形，同時(shí)通過載波移相理論做出一個(gè)高幅值PffM控制指令和一個(gè)低幅值PWM控制指令；
[0018]第三步:CPU通過霍爾電流傳感器采集系統(tǒng)輸出的實(shí)際電流和指令電流做比較，當(dāng)指令電流大于實(shí)際輸出電流，則CPU選擇低幅值的PffM控制指令輸出給IGBT驅(qū)動電路，經(jīng)IGBT驅(qū)動電路驅(qū)動逆變電路中IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷；當(dāng)指令電流小于實(shí)際輸出電流，則CPU選擇高幅值的PffM控制指令輸出給IGBT驅(qū)動電路，經(jīng)IGBT驅(qū)動電路驅(qū)動逆變電路中IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)高電壓大電流諧波的準(zhǔn)確快速輸出；
[0019]第四步:由于是通過控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)輸出諧波的，所以測試產(chǎn)品的端電壓為方波，而測試產(chǎn)品的損耗和電抗值需得到的電壓為正旋電壓，故需要將方波電壓轉(zhuǎn)換為等效的正旋電壓，CPU通過霍爾電壓傳感器采集測試產(chǎn)品的端電壓，經(jīng)RC濾波電路之后，濾波電容兩端的電壓為正弦電壓，將濾波電容兩端的電壓依次經(jīng)信號濾波放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理后傳給CPU，根據(jù)圖4，在CPU中通過公式u = (j ω CR+l)uc進(jìn)行端電壓的反推得出等效的正弦端電壓，從而再根據(jù)輸出的實(shí)際電流算出測試產(chǎn)品在不同諧波下的損耗和電抗值，并通過顯示屏進(jìn)行顯示，式中，u為傳感器采集的端電壓，Ue為濾波電容兩端電壓，ω為逆變電路輸出頻率。
[0020]第二步中所述的載波移相的方式是為各逆變模塊公用一個(gè)調(diào)制波，每個(gè)逆變模塊擁有自己的載波，并且各逆變器載波相差一定角度，當(dāng)調(diào)制波分配到每個(gè)逆變模塊時(shí)，各自進(jìn)行調(diào)制波與載波的比較，產(chǎn)生PWM觸發(fā)脈沖。
[0021]當(dāng)IGBT發(fā)生短路、過壓過流時(shí)，可以通過IGBT驅(qū)動電路將故障信息反饋給CPU，(PU及時(shí)作出對IGBT的關(guān)斷處理，并將故障信號傳給顯示屏進(jìn)行顯示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大容量的諧波發(fā)生器，其特征在于:包括三相逆變單元和計(jì)算控制單元，所述三相逆變單元包括依次連接的升壓變壓器、整流電路、逆變電路和采樣電路，所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，所述計(jì)算控制單元包括CPU和分別與其連接的驅(qū)動電路、顯示屏及故障處理電路，所述電流采樣電路和電壓采樣電路分別依次經(jīng)過接線端子、信號濾波放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接CPU，所述CPU依次通過信號多分電路和光纖傳輸線連接IGBT驅(qū)動電路，光纖傳輸線通過兩個(gè)光電信號轉(zhuǎn)換電路分別連接信號多分電路和IGBT驅(qū)動電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量的諧波發(fā)生器，其特征在于:所述電流采樣電路包括霍爾電流傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量的諧波發(fā)生器，其特征在于:所述電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量的諧波發(fā)生器，其特征在于:所述電壓采樣電路包括RC濾波電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種大容量的諧波發(fā)生器，其技術(shù)要點(diǎn)在于：包括三相逆變單元和計(jì)算控制單元，所述三相逆變單元包括依次連接的升壓變壓器、整流電路、逆變電路和采樣電路，所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，所述計(jì)算控制單元包括依次連接的接線端子、信號濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和CPU，CPU還分別連接驅(qū)動電路和顯示屏，CPU通過驅(qū)動電路驅(qū)動逆變電路中的IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述電流采樣電路連接接線端子，所述電壓采樣電路連接接線端子。本實(shí)用新型可有效模擬電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的諧波情況，實(shí)現(xiàn)了對電抗器或變壓器等電網(wǎng)元件的耐諧波測試，以及電抗器、變壓器等電網(wǎng)元件在不同諧波下的電抗值和損耗的測試。
【IPC分類】G01R31/00, H02M7/5387
【公開號】CN204789836
【申請?zhí)枴緾N201520605922
【發(fā)明人】朱東柏, 李敏銳
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月12日