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)被運用到自動化行業(yè)的每一個角落，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，嚴重降低了電網(wǎng)的質(zhì)量，同時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)實際運行中的諧波情況，實現(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]本實用新型的大容量的諧波發(fā)生器，為實現(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]作為本實用新型的進一步改進，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]作為本實用新型的進一步改進，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]作為本實用新型的進一步改進，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]本實用新型的有益效果是:本實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)計出一套大容量的諧波發(fā)生器，可實現(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，同時本實用新型通過多個逆變H橋串聯(lián)來達到耐壓要求，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，由于要實現(xiàn)高電壓大電流的諧波輸出，計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預(yù)期的輸出指令的PffM驅(qū)動程序，一個比輸入的指令電流的幅值大，一個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際電流和指令電流做比較，如果輸出的實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，從而達到高電壓大電流的諧波輸出，有效地模擬了電網(wǎng)實際運行中的諧波情況。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，在計算控制單元中通過顯示屏輸入所需實驗的諧波大小和次數(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，同時通過載波移相理論做出一個高幅值PffM控制指令和一個低幅值PWM控制指令；
[0018]第三步:CPU通過霍爾電流傳感器采集系統(tǒng)輸出的實際電流和指令電流做比較，當指令電流大于實際輸出電流，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；當指令電流小于實際輸出電流，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，從而實現(xiàn)高電壓大電流諧波的準確快速輸出；
[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調(diào)制波，每個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，當調(diào)制波分配到每個逆變模塊時，各自進行調(diào)制波與載波的比較，產(chǎn)生PWM觸發(fā)脈沖。
[0021]當IGBT發(fā)生短路、過壓過流時，可以通過IGBT驅(qū)動電路將故障信息反饋給CPU，(PU及時作出對IGBT的關(guān)斷處理，并將故障信號傳給顯示屏進行顯示。
【主權(quán)項】
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】本實用新型提供了一種大容量的諧波發(fā)生器，其技術(shù)要點在于：包括三相逆變單元和計算控制單元，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。本實用新型可有效模擬電網(wǎng)實際運行中的諧波情況，實現(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