Lcl濾波器靜止無功發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，涉及一種LCL濾波器無功濾波補(bǔ)償裝置。為了解決LCL濾波器補(bǔ)償裝置需要較大的電感值才能達(dá)到較好的濾波效果的問題。本實(shí)用新型所述的信號(hào)檢測(cè)單元的三個(gè)電流信號(hào)輸入端分別與三相交流電源的輸出端相連；信號(hào)檢測(cè)單元的輸出端與控制單元輸入端相連；控制單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連；驅(qū)動(dòng)單元的逆變信號(hào)輸出端與逆變電路單元的逆變信號(hào)輸入端相連；逆變電路單元的濾波信號(hào)輸出端與LCL濾波器的濾波信號(hào)輸入端相連；LCL濾波器的三個(gè)電流信號(hào)輸出端分別與三相交流電源的三個(gè)電流信號(hào)輸出端相連。有益效果為耗能少，成本低、動(dòng)態(tài)性能好、穩(wěn)定性高。適用于對(duì)電網(wǎng)電路的無功補(bǔ)償。
【專利說明】
LGL濾波霜靜止無功發(fā)生霜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)及一種LCL濾波器無功濾波補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子器件的廣泛應(yīng)用，帶來了嚴(yán)重的諧波和無功污染問題，因此應(yīng)對(duì)電 能質(zhì)量進(jìn)行控制，無功補(bǔ)償、諧波抑制、功率因數(shù)校正等電能質(zhì)量控制技術(shù)也在迅猛發(fā)展， 21世紀(jì)綠色供電勢(shì)在必行。
[0003] 隨著用電負(fù)荷的提升，無功補(bǔ)償裝置的容量也隨之提升，為了減小功率器件的開 關(guān)損耗，保護(hù)功率開關(guān)器件，通常會(huì)采用LCL濾波器，則需要較大的電感值才能達(dá)到較為理 想的濾波效果，從而導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)電流變化率下降、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能降低、電抗器體積過大W及導(dǎo) 致成本過高等問題，限制了無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是為了解決LCL濾波器補(bǔ)償裝置需要較大的電感值才能達(dá)到較 好的濾波效果的問題，提出一種LCL濾波器靜止無功發(fā)生器。
[0005] 本實(shí)用新型所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，它包括信號(hào)檢測(cè)單元、控制單元、 驅(qū)動(dòng)單元和逆變電路單元；
[0006] 信號(hào)檢測(cè)單元的=個(gè)電流信號(hào)輸入端分別與=相交流電源的=個(gè)電流信號(hào)輸出 端相連;信號(hào)檢測(cè)單元的控制信號(hào)輸出端與控制單元的控制信號(hào)輸入端相連;控制單元的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連;驅(qū)動(dòng)單元的逆變信號(hào)輸出端與逆變電 路單元的逆變信號(hào)輸入端相連;逆變電路單元的濾波信號(hào)輸出端與LCL濾波器的濾波信號(hào) 輸入端相連;IXL濾波器的S個(gè)電流信號(hào)輸出端分別與S相交流電源的S個(gè)電流信號(hào)輸出 端相連。
[0007] 本實(shí)用新型通過信號(hào)檢測(cè)單元完成對(duì)=相交流電源負(fù)載的阻感不平衡負(fù)載的電 流采樣，并且，信號(hào)檢測(cè)單元將電流采樣結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)后發(fā)送給控制單元，控制單元 根據(jù)控制信號(hào)向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送逆變信號(hào)到逆變電路 單元，逆變電路單元根據(jù)接收的逆變信號(hào)發(fā)送濾波信號(hào)到LCL濾波器，IXL濾波器根據(jù)接收 到的濾波信號(hào)完成對(duì)電路的濾波補(bǔ)償。
[000引本實(shí)用新型的有益效果為:該LCL濾波器靜止無功發(fā)生器耗能低，W較小的總電感 量即可實(shí)現(xiàn)濾波效果，并且，該LCL濾波器靜止無功發(fā)生器具有成本低、動(dòng)態(tài)性能高、穩(wěn)定性 高的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，變電路單元具有過壓保護(hù)和過流保護(hù)的功能。
[0009] 適用于對(duì)電網(wǎng)電路的無功補(bǔ)償。
【附圖說明】
[0010] 圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器的原理示意圖；
[0011] 圖2為【具體實(shí)施方式】二中的信號(hào)檢測(cè)單元的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0012] 一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的LCL濾波器靜止無 功發(fā)生器，它包括信號(hào)檢測(cè)單元1、控制單元2、驅(qū)動(dòng)單元3和逆變電路單元4;
[0013] 信號(hào)檢測(cè)單元1的=個(gè)電流信號(hào)輸入端分別與=相交流電源6的=個(gè)電流信號(hào)輸 出端相連，信號(hào)檢測(cè)單元1用于對(duì)電路的電流采樣和電壓采樣;信號(hào)檢測(cè)單元1的控制信號(hào) 輸出端與控制單元2的控制信號(hào)輸入端相連;信號(hào)檢測(cè)單元1還用于將采樣的電流信號(hào)和電 壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)；控制單元2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)單元3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相 連;控制單元2用于將控制信號(hào)能換為驅(qū)動(dòng)信號(hào);驅(qū)動(dòng)單元3的逆變信號(hào)輸出端與逆變電路 單元4的逆變信號(hào)輸入端相連;驅(qū)動(dòng)單元3用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為逆變信號(hào);逆變電路單元4 的濾波信號(hào)輸出端與LCL濾波器5的濾波信號(hào)輸入端相連;逆變電路單元4用于將逆變信號(hào) 轉(zhuǎn)換為濾波信號(hào);IXL濾波器5的S個(gè)電流信號(hào)輸出端分別與S相交流電源6的S個(gè)電流信 號(hào)輸出端相連，IXL濾波器5用于完成對(duì)電路的濾波補(bǔ)償。
【具體實(shí)施方式】 [0014] 二:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)一所述 的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，信號(hào)檢測(cè)單元1包括鎖相環(huán)1- UClark變換器1-2、化rk變換器1-3、一號(hào)低通濾波器1-4、二號(hào)低通濾波器1-5、一號(hào)矩陣變 換器1-6、二號(hào)矩陣變換器1-7、一號(hào)減法器1-8、二號(hào)減法器1-9、=號(hào)減法器1-10和信號(hào)變 換器1-11;
[0015] S相交流電源6的S個(gè)電流輸出端分別與Clark變換器1-2的S個(gè)電流信號(hào)輸入端 相連；同時(shí)，=相交流電源6的=個(gè)電流輸出端分別與一號(hào)減法器1-8、二號(hào)減法器1-9和= 號(hào)減法器1 -10的電流信號(hào)輸入端相連；
[0016] Clark變換器1-2的電壓信號(hào)輸出端與鎖相環(huán)1-1的電壓信號(hào)輸入端相連;Clark變 換器1-2的兩個(gè)Clark變換電流信號(hào)輸出端分別與化rk變換器1-3的兩個(gè)Clark變換電流信 號(hào)輸入端相連；
[0017] 鎖相環(huán)1-1的兩個(gè)輸出端分別為正弦信號(hào)輸出端和余弦信號(hào)輸出端，鎖相環(huán)1-1的 正弦信號(hào)輸出端同時(shí)與化rk變換器1-3和一號(hào)矩陣變換器1-6的正弦信號(hào)輸入端相連，鎖相 環(huán)1-1的余弦信號(hào)輸出端同時(shí)與化rk變換器1-3和一號(hào)矩陣變換器1-6的余弦信號(hào)輸入端 相連；
[0018] 化rk變換器1-3的兩個(gè)化rk變換電流輸出端分別與一號(hào)低通濾波器1-4和二號(hào)低 通濾波器1-5的化rk變換電流輸入端相連；
[0019] -號(hào)低通濾波器1-4的低通濾波信號(hào)輸出端與一號(hào)矩陣變換器1-6的一號(hào)低通濾 波信號(hào)輸入端相連;二號(hào)低通濾波器1-5的低通濾波信號(hào)輸出端與一號(hào)矩陣變換器1-6的二 號(hào)低通濾波信號(hào)輸入端相連；
[0020] -號(hào)矩陣變換器1-6的兩個(gè)矩陣變換輸出端分別與二號(hào)矩陣變換器1-7的兩個(gè)矩 陣變換輸入端相連；
[0021] 二號(hào)矩陣變換器1-7的S個(gè)矩陣變換輸出端分別與一號(hào)減法器1-8、二號(hào)減法器1- 9和=號(hào)減法器1-10的矩陣變換輸入端相連；
[0022] -號(hào)減法器1-8的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器1-11的一號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相 連，二號(hào)減法器1-9的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器1-11的二號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相連，立號(hào) 減法器1-10的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器1-11的=號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相連；
[0023] 信號(hào)變換器1-11的輸出端為信號(hào)檢測(cè)單元1的控制信號(hào)輸出端。
[0024] 在本實(shí)施方式中，采用ip-iq檢測(cè)法，通過鎖相環(huán)1-1產(chǎn)生與=相交流電源6傳輸?shù)?阻感不平衡負(fù)載的電壓相位相同的正弦信號(hào)和余弦信號(hào);所述正弦信號(hào)和余弦信號(hào)分別為 sin Wt和COS Wt;
[0025] ;相交流電源6輸出的；相交流信號(hào)分別為ia、ib和i。；
[00%] S相交流電源6輸出的S相交流信號(hào)經(jīng)過Clark變換器1-2的Clark變換，得到靜止 坐標(biāo)系(X~0)下的電流信號(hào)ix和ie;
[0027]
[002引其中，C32為Clark變換器1-2的Clark變換常數(shù)，并衛(wèi)
[00巧]對(duì)i Y巧i R講斤化rk變換得到有功和無功電流分量ip和iq;
[0030]
[0031] 其中，C為化rk變換器1-3的化rk變換系數(shù)，并且
[0032] 到有功和無功電流分量ip和iq分別經(jīng)過一號(hào)低通濾波器1-4和二號(hào)低通濾波器1-5 進(jìn)行濾波，得到有功和無功電流濾波分量5和
[0033] 斷開通道，對(duì)^進(jìn)行兩次矩陣變換得到基波有功分量iaf、ibf、icf;
[0034；
[0035] 其中，C23為二號(hào)矩陣變換器1-7的變換矩陣系數(shù)，Cl為一號(hào)矩陣變換器1-6變換矩 陣系數(shù)，并且
[0036] 通過一號(hào)減法器1-8、二號(hào)減法器1-9和=號(hào)減法器1-10得到所需補(bǔ)償?shù)闹噶铍娏?f曰虧 iah、ibh、ich ;
[0037]
[0038] 由于ip-iq檢測(cè)法只需知道=相交流電源6輸出的=相交流信號(hào)的瞬時(shí)值，不需要 知道電網(wǎng)電壓的幅值，因此不受電網(wǎng)電壓信號(hào)崎變或不對(duì)稱的影響，保證了采樣結(jié)果的準(zhǔn) 確性。
【具體實(shí)施方式】 [0039] 本實(shí)施方式是對(duì)一所述的本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí) 施方式一所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，控制單元2采用 型號(hào)為TMS320F2812的數(shù)字信號(hào)處理器。
[0040] TMS320F2812忍片具有高性價(jià)比、多功能、高性能等優(yōu)點(diǎn)，目前在控制領(lǐng)域是最有 影響力的處理器之一。數(shù)字信號(hào)處理器的主頻最高150M化，運(yùn)算精度達(dá)到32位，響應(yīng)速度 快，精度高并且具有PWM脈沖輸出功能，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)處理的要求得到了滿足。該忍片的 內(nèi)部存儲(chǔ)器包括了 128kBX 16位Flash存儲(chǔ)器、128kBX 16位的ROMW及IkBX 16位的OTP ROM 等，使應(yīng)用的靈活性大大的提高。2X8通道的高性能12位ADC最快轉(zhuǎn)換時(shí)間80ns，且具有兩 個(gè)采樣保持電路，可進(jìn)行雙通道同步采樣。
【具體實(shí)施方式】 [0041] 四：本實(shí)施方式是對(duì)一所述的本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí) 施方式一所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元3采用 型號(hào)為IR2110的驅(qū)動(dòng)器。
[0042] IR2110驅(qū)動(dòng)器能增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0043] 【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí) 施方式一所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，逆變電路單元4 為=相全橋逆變器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，其特征在于，它包括信號(hào)檢測(cè)單元（1)、控制單元(2)、驅(qū) 動(dòng)單元(3)和逆變電路單元(4); 信號(hào)檢測(cè)單元（1)的三個(gè)電流信號(hào)輸入端分別與三相交流電源(6)的三個(gè)電流信號(hào)輸 出端相連;信號(hào)檢測(cè)單元（1)的控制信號(hào)輸出端與控制單元(2)的控制信號(hào)輸入端相連;控 制單元(2)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)單元(3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連;驅(qū)動(dòng)單元(3)的逆變 信號(hào)輸出端與逆變電路單元(4)的逆變信號(hào)輸入端相連;逆變電路單元(4)的濾波信號(hào)輸出 端與LCL濾波器(5)的濾波信號(hào)輸入端相連;LCL濾波器(5)的三個(gè)電流信號(hào)輸出端分別與三 相交流電源(6)的三個(gè)電流信號(hào)輸出端相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，其特征在于，信號(hào)檢測(cè)單元（1)包 括鎖相環(huán)(1-1)、Clark變換器(1-2)、Park變換器(1-3)、一號(hào)低通濾波器(1-4)、二號(hào)低通濾 波器（1-5)、一號(hào)矩陣變換器（1-6)、二號(hào)矩陣變換器（1-7)、一號(hào)減法器（1-8)、二號(hào)減法器 (1-9)、三號(hào)減法器(1-10)和信號(hào)變換器(1-11); 三相交流電源(6)的三個(gè)電流輸出端分別與Clark變換器（1 -2)的三個(gè)電流信號(hào)輸入端 相連；同時(shí)，三相交流電源(6)的三個(gè)電流輸出端分別與一號(hào)減法器（1 -8 )、二號(hào)減法器（1 - 9)和三號(hào)減法器(1-10)的電流信號(hào)輸入端相連； Clark變換器（1-2)的電壓信號(hào)輸出端與鎖相環(huán)（1-1)的電壓信號(hào)輸入端相連;Clark變 換器（1-2)的兩個(gè)Clark變換電流信號(hào)輸出端分別與Park變換器（1-3)的兩個(gè)Clark變換電 流信號(hào)輸入端相連； 鎖相環(huán)（1-1)的兩個(gè)輸出端分別為正弦信號(hào)輸出端和余弦信號(hào)輸出端，鎖相環(huán)（1-1)的 正弦信號(hào)輸出端同時(shí)與Park變換器(1-3)和一號(hào)矩陣變換器(1-6)的正弦信號(hào)輸入端相連， 鎖相環(huán)（1-1)的余弦信號(hào)輸出端同時(shí)與Park變換器(1-3)和一號(hào)矩陣變換器（1-6)的余弦信 號(hào)輸入端相連； Park變換器（1-3)的兩個(gè)Park變換電流輸出端分別與一號(hào)低通濾波器（1-4)和二號(hào)低 通濾波器(1-5)的Park變換電流輸入端相連； 一號(hào)低通濾波器（1-4)的低通濾波信號(hào)輸出端與一號(hào)矩陣變換器（1-6)的一號(hào)低通濾 波信號(hào)輸入端相連;二號(hào)低通濾波器(1-5)的低通濾波信號(hào)輸出端與一號(hào)矩陣變換器（1-6) 的二號(hào)低通濾波信號(hào)輸入端相連； 一號(hào)矩陣變換器（1-6)的兩個(gè)矩陣變換輸出端分別與二號(hào)矩陣變換器（1-7)的兩個(gè)矩 陣變換輸入端相連； 二號(hào)矩陣變換器（1-7)的三個(gè)矩陣變換輸出端分別與一號(hào)減法器（1-8)、二號(hào)減法器 (1-9)和三號(hào)減法器(1-10)的矩陣變換輸入端相連； 一號(hào)減法器（1-8)的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器（1-11)的一號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相 連，二號(hào)減法器（1-9)的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器(1-11)的二號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相連， 三號(hào)減法器(1-10)的補(bǔ)償信號(hào)輸出端與信號(hào)變換器(1-11)的三號(hào)補(bǔ)償信號(hào)輸入端相連； 信號(hào)變換器(1-11)的輸出端為信號(hào)檢測(cè)單元(1)的控制信號(hào)輸出端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，其特征在于，控制單元(2)采用型 號(hào)為TMS320F2812的數(shù)字信號(hào)處理器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，其特征在于，驅(qū)動(dòng)單元(3)采用型 號(hào)為IR2110的驅(qū)動(dòng)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCL濾波器靜止無功發(fā)生器，其特征在于，逆變電路單元(4)為 三相全橋逆變器。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK205583700SQ201620296948
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】劉海波, 張曉海, 趙忠穎, 趙廣濤, 馮萬里, 高晗瓔
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司雙鴨山供電公司, 哈爾濱理工大學(xué), 國家電網(wǎng)公司