一種諧波電流補(bǔ)償器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及諧波補(bǔ)償領(lǐng)域，尤其是涉及一種配電網(wǎng)不對(duì)稱工業(yè)負(fù)荷的諧波電 流補(bǔ)償器。
【背景技術(shù)】
[0002] 單個(gè)工業(yè)負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流非常小;但是，多個(gè)工業(yè)負(fù)荷的總諧波電流是不可 忽略的。如果工業(yè)負(fù)荷的數(shù)量增加時(shí)，電力系統(tǒng)中的諧波污染會(huì)更加嚴(yán)重。因此，抑制由單 相工業(yè)負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流是非常重要的。最近幾年，由于可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn) 步，使用諧波補(bǔ)償變流器進(jìn)行諧波補(bǔ)償已經(jīng)成為大家感興趣的領(lǐng)域。此外，一些論文討論了 諧波補(bǔ)償變流器，例如住宅光伏(PV)系統(tǒng)。如果住宅光伏系統(tǒng)可以補(bǔ)償因住宅負(fù)荷產(chǎn)生的 諧波電流，光伏系統(tǒng)將顯著改善電能質(zhì)量。
[0003] 傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)存在使電網(wǎng)中三次諧波電流增大的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 圖1中每一個(gè)工業(yè)整流負(fù)荷都用含平滑直流電容器的全橋整流二極管代替，諧波 補(bǔ)償變流器用一個(gè)包含單相全橋逆變器和直流電容單元代替。結(jié)合圖1可以得到圖2-圖4所 示的三相三線制系統(tǒng)中三次諧波電流流向圖，圖中每一相的工業(yè)整流負(fù)載由諧波電流源表 示，則該系統(tǒng)的線電流為，
(1)
[0006] 式中為基波角頻率，下標(biāo)數(shù)值表示諧波次數(shù)。
[0007] 一般而言，三次諧波電流為零序電流，其相角幾乎為零，因此，電網(wǎng)接入對(duì)稱負(fù)載 時(shí)可以得到，
[0008] Iab3 = Ibc3 = Ica3
[0009] 0ab3 = 0bc3 = 0ca3 (2)
[0010] 由式（1)-(2)可知，對(duì)稱負(fù)荷下，三次諧波電流僅在由負(fù)荷組成的三角形環(huán)內(nèi)流 動(dòng)，其環(huán)路如圖2中箭頭所示，即對(duì)稱三相三線制系統(tǒng)中三次諧波電流可以自然抑制。
[0011] S1:圖3所示為傳統(tǒng)諧波補(bǔ)償方式下三次諧波電流回路，圖中諧波補(bǔ)償變流器接入 線a-b間。由于諧波補(bǔ)償變流器可當(dāng)作常規(guī)有源濾波器，其可按圖3中虛線箭頭吸收k ab3。因 此，諧波補(bǔ)償變流器電流為，
[0012] i13 = iLab3 = ILab3COS(3 O t+0Lab3) (3)
[0013]由此，iab3 = 〇,式⑴中線電流為，
⑷
[0015]對(duì)稱負(fù)載下，根據(jù)式(2)，上式可以化為，
(5)
[0017] 由式(5)可知，諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入將導(dǎo)致電網(wǎng)部分相的三次諧波電流增 加。
[0018] 當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，isc3中含有三次諧波電流分量，然而由于該分量為isa3與isc3 之差，其大小相較于isa3和isb3較小。
[0019] S2:圖4所示為諧波補(bǔ)償變流器接入線a-b和b-c間時(shí)三次諧波電流流動(dòng)回路，電流 kab3和ku按照?qǐng)D4中虛線所示環(huán)路分別被兩臺(tái)諧波補(bǔ)償變流器吸收。則此時(shí)電網(wǎng)線電流 為，
(6)
[0021] 此時(shí)，在不考慮負(fù)載的情況下isb3 = 0,然而，與S1節(jié)類似，采用兩相補(bǔ)償時(shí)電網(wǎng)部 分相的三次諧波電流同樣被加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)會(huì)使 電網(wǎng)中三次諧波電流增大的技術(shù)問(wèn)題，提供一種在不對(duì)稱接入情況下可以平衡三次諧波電 流的諧波電流補(bǔ)償器。
[0023] 本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種諧波電 流補(bǔ)償器，包括測(cè)量單元、鎖相環(huán)、三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器、三次以上諧波電流檢測(cè)器、第 一加法器、直流電壓控制單元以及諧波電流產(chǎn)生單元，所述測(cè)量單元的輸入端作為諧波電 流補(bǔ)償器的輸入端，鎖相環(huán)的輸入端連接測(cè)量單元，鎖相環(huán)的輸出端連接三次諧波基準(zhǔn)電 流產(chǎn)生器和三次以上諧波電流檢測(cè)器;所述三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器的輸入端和三次以上 諧波電流檢測(cè)器的輸入端都連接到測(cè)量單元，所述三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器的輸出端和三 次以上諧波電流檢測(cè)器的輸出端分別連接到第一加法器的兩個(gè)輸入端，第一加法器的輸出 端通過(guò)直流電壓控制單元連接諧波電流產(chǎn)生單元，諧波電流產(chǎn)生單元的輸出端作為諧波電 流補(bǔ)償器的輸出端，所述諧波電流補(bǔ)償器跨接在三相電網(wǎng)的a相和b相之間。
[0024]測(cè)量單元檢測(cè)電路中各個(gè)參數(shù)，鎖相環(huán)獲得相位信號(hào)傳遞給三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn) 生器和三次以上諧波電流檢測(cè)器，三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器產(chǎn)生三次諧波的基準(zhǔn)電流，三 次以上諧波電流檢測(cè)器產(chǎn)生除三次諧波以外的諧波基準(zhǔn)電流，加法器將三次諧波的基準(zhǔn)電 流和三次諧波以外的諧波基準(zhǔn)電流相加，輸入到直流電壓控制單元，直流電壓控制電源產(chǎn) 生相應(yīng)的電壓，控制諧波電流產(chǎn)生電源產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流，輸入到電網(wǎng)中。
[0025]作為優(yōu)選，所述三次以上諧波電流檢測(cè)器包括第一延遲元件、第二延遲元件、第一 d_q轉(zhuǎn)換器、第二d_q轉(zhuǎn)換器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、第三低通濾波器、第四低通 濾波器、第一反相器、第二反相器、第二加法器和第三加法器，鎖相環(huán)的輸入端連接測(cè)量單 元的v'ab信號(hào)端，鎖相環(huán)的第一輸出端(輸出w t信號(hào))連接第一d_q轉(zhuǎn)換器和第一反相器，鎖 相環(huán)的第二輸出端(輸出3 cot信號(hào))連接第二d_q轉(zhuǎn)換器、第二反相器和三次諧波基準(zhǔn)電流 產(chǎn)生器，；第一 d_q轉(zhuǎn)換器的第一輸入端連接測(cè)量單元的iLab信號(hào)端，第二輸入端通過(guò)第一延 遲元件連接第一輸入端連接測(cè)量單元的iub信號(hào)端;第一 d_q轉(zhuǎn)換器的第一輸出端通過(guò)第一 低通濾波器連接第一反相器的第一輸入端，第一 d_q轉(zhuǎn)換器的第二輸出端通過(guò)第二低通濾 波器連接第一反相器的第二輸入端;第二d_q轉(zhuǎn)換器的第一輸入端連接測(cè)量單元的iub信號(hào) 端，第二輸入端通過(guò)第二延遲元件連接第一輸入端連接測(cè)量單元的iub信號(hào)端;第二d_q轉(zhuǎn) 換器的第一輸出端通過(guò)第三低通濾波器連接第二反相器的第一輸入端，第一 d_q轉(zhuǎn)換器的 第二輸出端通過(guò)第四低通濾波器連接第二反相器的第二輸入端;第一反相器的輸出端和第 二反相器的輸出端分別連接第二加法器的兩個(gè)輸入端，第二加法器的輸出端連接第三加法 器的第一輸入端，第三加法器的第二輸入端連接測(cè)量單元的i Lab信號(hào)端，第三加法器的輸出 端連接第一加法器的第一輸入端。
[0026] 作為優(yōu)選，所述直流電壓控制單元包括第五加法器、第六加法器、第七加法器、第 八加法器、增益模塊、積分模塊和乘法器，所述第一加法器的輸出端連接第五加法器的第一 輸入端，乘法器的輸出端連接第五加法器的第二輸入端，第五加法器的輸出端連接第六加 法器的第一輸入端，第六加法器的第二輸入端連接測(cè)量單元的1:信號(hào)端，第六加法器的輸 出端通過(guò)增益模塊連接第七加法器的第一輸入端，第七加法器的第二輸入端連接測(cè)量單元 的Vs信號(hào)端，第七加法器的輸出端連接諧波電流產(chǎn)生單元;第八加法器的第一輸入端和第 二輸入端分別連接測(cè)量單元的/d。信號(hào)端和Vd。信號(hào)端，輸出端通過(guò)積分模塊連接乘法器的 第一輸入端，乘法器的第二輸入端連接測(cè)量單元的sin cot信號(hào)端。
[0027] 本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果是，可以降低額定功率，從而補(bǔ)償諧波電流，不對(duì)稱接 入也不會(huì)引起三次諧波增大。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為諧波補(bǔ)償變流器接入電網(wǎng)的原理圖；
[0029] 圖2為沒(méi)有諧波補(bǔ)償變流器接入電網(wǎng)的三次諧波電流流向圖；
[0030] 圖3為一個(gè)傳統(tǒng)諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)的三次諧波電流流向圖；
[0031 ]圖4為兩個(gè)傳統(tǒng)諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)的三次諧波電流流向圖；
[0032] 圖5為本實(shí)用新型的一個(gè)諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)的三次諧波電流流向 圖；
[0033] 圖6為本實(shí)用新型的兩個(gè)諧波補(bǔ)償變流器不對(duì)稱接入電網(wǎng)的三次諧波電流流向 圖；
[0034] 圖7為當(dāng)有源濾波器接入ab兩相之間的傳統(tǒng)單相有源濾波器的部分結(jié)構(gòu)框圖；
[0035] 圖8為當(dāng)諧波補(bǔ)償變流器接入ab兩相之間時(shí)的平衡三次諧波的部分結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0037] 實(shí)施例:本實(shí)施例的一種諧波電流補(bǔ)償器，包括測(cè)量單元、鎖相環(huán)、三次諧波基準(zhǔn) 電流產(chǎn)生器、三次以上諧波電流檢測(cè)器、第一加法器、直流電壓控制單元以及諧波電流產(chǎn)生 單元，所述測(cè)量單元的輸入端作為諧波電流補(bǔ)償器的輸入端，鎖相環(huán)的輸入端連接測(cè)量單 元，鎖相環(huán)的輸出端連接三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器和三次以上諧波電流檢測(cè)器;所述三次 諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器的輸入端和三次以上諧波電流檢測(cè)器的輸入端都連接到測(cè)量單元，所 述三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器的輸出端和三次以上諧波電流檢測(cè)器的輸出端分別連接到第 一加法器的兩個(gè)輸入端，第一加法器的輸出端通過(guò)直流電壓控制單元連接諧波電流產(chǎn)生單 元，諧波電流產(chǎn)生單元的輸出端作為諧波電流補(bǔ)償器的輸出端，所述諧波電流補(bǔ)償器跨接 在三相電網(wǎng)的a相和b相之間。
[0038]三次以上諧波電流檢測(cè)器包括第一延遲元件、第二延遲元件、第一 d_q轉(zhuǎn)換器、第 二d_q轉(zhuǎn)換器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、第三低通濾波器、第四低通濾波器、第一 反相器、第二反相器、第二加法器和第三加法器，測(cè)量單元通過(guò)，^信號(hào)連接鎖相環(huán)的輸入 端，鎖相環(huán)輸出信號(hào)到第一d_q轉(zhuǎn)換器和第一反相器，鎖相環(huán)輸出3c〇t信號(hào)到第二d_q轉(zhuǎn) 換器、第二反相器和三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器，；第一d_q轉(zhuǎn)換器的第一輸入端連接測(cè)量單 元的iub信號(hào)端，第二輸入端通過(guò)第一延遲元件連接第一輸入端連接測(cè)量單元的iub信號(hào) 端;第一 d-q轉(zhuǎn)換器的第一輸出端通過(guò)第一低通濾波器連接第一反相器的第一輸入端，第一 d_q轉(zhuǎn)換器的第二輸出端通過(guò)第二低通濾波器連接第一反相器的第二輸入端;第二d_q轉(zhuǎn)換 器的第一輸入端連接測(cè)量單元的iub信號(hào)端，第二輸入端通過(guò)第二延遲元件連接第一輸入 端連接測(cè)量單元的iub信號(hào)端;第二d-q轉(zhuǎn)換器的第一輸出端通過(guò)第三低通濾波器連接第二 反相器的第一輸入端，第一 d-q轉(zhuǎn)換器的第二輸出端通過(guò)第四低通濾波器連接第二反相器 的第二輸入端;第一反相器的輸出端和第二反相器的輸出端分別連接第二加法器的兩個(gè)輸 入端，第二加法器的輸出端連接第三加法器的第一輸入端，第三加法器的第二輸入端連接 測(cè)量單元的iub信號(hào)端，第三加法器的輸出端連接第一加法器的第一輸入端。
[0039] 三次諧波基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器包括第四加法器、第三延遲單元、第三d-q轉(zhuǎn)換器、第五 低通濾波器、第六低通濾波器和第三反相器;所述第四加法器的第一輸入端連接測(cè)量單元 的isb信號(hào)端，第二輸入端連接測(cè)量單元的^信號(hào)端;第三d-q轉(zhuǎn)換器的第一輸入端連接第四 加法器的輸出端，第二輸入端通過(guò)第三延遲元件連接第四加法器的輸出端;第三d-q轉(zhuǎn)換器 的第一輸出端通過(guò)第五低通濾波器連接第三反相器的第一輸入端，第三d-q轉(zhuǎn)換器的第二 輸出端通過(guò)第六低通濾波器連接第三反相器的第二輸入端;第三反相器的輸出端連接第一 加法器的第二輸入端;第三d-q轉(zhuǎn)換器和第三反相器都連接到鎖相環(huán)的3c〇t信號(hào)端。
[0040] 直流電壓控制單元包括第五加法器、第六加法器、第七加法器、第八加法器、增益 模塊、積分模塊和乘法器，所述第一加法器的輸出端連接第五加法器的第一輸