0035]電感器L1與電感器L4的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R1與電容C1，電感器L2與電感器L5的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R2與電容C2，電感器L3與電感器L6的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R3與電容C3 ;電容C1、電容C2、電容C3的另一端連接于電網(wǎng)N線，電容C4、電容C5的中點(diǎn)與電網(wǎng)N線連接。
[0036]其中三相全波電路是由3個(gè)IGBT模塊構(gòu)成的。
[0037]如圖2所示，三相電網(wǎng)相間不平衡治理系統(tǒng)，包括三相電網(wǎng)相間不平衡治理電路、檢測(cè)采樣調(diào)理單元、控制運(yùn)算單元以及驅(qū)動(dòng)單元，
[0038]檢測(cè)采樣調(diào)理單元用于采樣來自三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感和三相逆變電感連接點(diǎn)處的三相逆變輸出電流、三相逆變電感與三相全波電路連接處的三相LCL濾波電流、外部加載的三相負(fù)載電流以及三相電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)理的輸出調(diào)理信號(hào)；
[0039]控制運(yùn)算單元包括軟鎖相環(huán)控制模塊、提取模塊以及SPWM調(diào)制模塊，
[0040]軟鎖相環(huán)控制模塊對(duì)三相電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，輸出同步信號(hào):提取模塊:基于對(duì)稱分量法的一種自適應(yīng)控制法，依據(jù)同步信號(hào)，將三相負(fù)載電流由相分量變換為序分量，得到需要補(bǔ)償?shù)恼蚍至侩娏?、?fù)序分量電流和零序分量電流i0的值:后將零序分量電流運(yùn)算得到基波零序電流和諧波零序電流；最終將正序分量電流、負(fù)序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流，發(fā)送給SPWM調(diào)制模塊；SPWM調(diào)制模塊:接收正序分量電流、負(fù)序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流相加后進(jìn)行SPWM調(diào)制，得到三路PWM信號(hào)電平；驅(qū)動(dòng)單元:將三路PWM信號(hào)電平轉(zhuǎn)換調(diào)理，得到6路隔離的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制三相全波電路的IGBT模塊。
[0041]為了保證整個(gè)電路系統(tǒng)的正常運(yùn)行，控制運(yùn)算單元還包括保護(hù)模塊，用于保護(hù)電壓和電流?？刂七\(yùn)算單元基于DSP和FPGA。
[0042]本系統(tǒng)能夠降低三相不平衡度，補(bǔ)償基波負(fù)序電流、基波零序電流以及諧波零序電流，剩余容量補(bǔ)償無功。
[0043]主電路為三相橋式兩電平電壓源變流器組成，功率開關(guān)器件采用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)模塊，直流側(cè)儲(chǔ)能元件采用電解電容，為逆變器提供直流電壓支持，裝置的輸出回路采用LCL濾波，主要濾除功率開關(guān)器件高頻開關(guān)噪聲，設(shè)備通過電抗器與電網(wǎng)連接，裝置不會(huì)與電網(wǎng)產(chǎn)生諧振。
[0044]由于配電網(wǎng)中功率的不平衡是由負(fù)載電流中的負(fù)序分量和零序分量疊加在正序分量上造成的。為了補(bǔ)償使功率平衡，就要把這些不平衡分量從總電流中提取出來。首先利用對(duì)稱分量法，將測(cè)量的三相負(fù)載電流由相分量變換為序分量，得到需要補(bǔ)償?shù)呢?fù)序分量電流i2和零序分量電流1的值:
[0045]將采集計(jì)算得到的零序分量電流進(jìn)一步運(yùn)算得到基波零序分量及諧波零序分量，加上負(fù)序分量和正序分量一起送至SPWM調(diào)制模塊中，利用DSP進(jìn)行SPWM控制，生成一系列的PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，發(fā)出需要的補(bǔ)償電流，這些補(bǔ)償電流和不平衡電流大小相同方向相反，疊加后相抵消，從而實(shí)現(xiàn)功率不平衡的補(bǔ)償。
[0046]整個(gè)系統(tǒng)具有方法科學(xué)、合理、能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)進(jìn)行功率不平衡的補(bǔ)償，補(bǔ)償效果好等優(yōu)點(diǎn)。
[0047]三相電網(wǎng)相間不平衡治理方法，包括以下步驟:
[0048]1)采樣來自三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感和三相逆變電感連接點(diǎn)處的三相逆變輸出電流、三相逆變電感與三相全波電路連接處的三相LCL濾波電流、外部加載的三相負(fù)載電流以及三相電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)理的輸出調(diào)理信號(hào)；
[0049]2)對(duì)三相電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，輸出同步信號(hào):
[0050]利用DSP的軟鎖相環(huán)控制模塊，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，作為控制系統(tǒng)同步信號(hào)，電網(wǎng)系統(tǒng)各種沖擊性負(fù)荷多，電網(wǎng)電壓電壓波動(dòng)范圍大，而且電網(wǎng)電壓存在較大的相位頻率偏移，該鎖相環(huán)針對(duì)電網(wǎng)應(yīng)用增加了防抖動(dòng)和相位偏移處理，適應(yīng)較寬的電網(wǎng)頻率波動(dòng)范圍，可以達(dá)到48Hz?52Hz ；
[0051]3)依據(jù)同步信號(hào)，將測(cè)量的三相負(fù)載電流ia、ib、ic、由相分量變換為序分量，得到需要補(bǔ)償?shù)恼蚍至侩娏鱥l、負(fù)序分量電流i2和零序分量電流1的值，裝置依據(jù)檢測(cè)負(fù)載電流成分，自適應(yīng)確定裝置補(bǔ)償電流:
[0052]將采集計(jì)算得到的零序分量電流1進(jìn)一步運(yùn)算得到基波零序、諧波零序；最終將三相不平衡電流分解為:正序、負(fù)序、基波零序、諧波零序電流分量，將分解得到的電流指令在DSP中疊加，利用DSP進(jìn)行SPWM控制，生成一系列的PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，發(fā)出需要的補(bǔ)償電流，這些補(bǔ)償電流和不平衡電流大小相同方向相反，疊加后相抵消，從而實(shí)現(xiàn)三相功率不平衡的治理。
[0053]4)接收正序分量電流、負(fù)序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流后進(jìn)行相加，再進(jìn)行SPWM調(diào)制，得到三路PWM信號(hào)電平；
[0054]5)將三路PWM信號(hào)電平轉(zhuǎn)換調(diào)理，得到六路隔離的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制三相全波電路的IGBT模塊，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，得到需要輸出的電流。
[0055]三相電流的不平衡成分對(duì)應(yīng)的正序分量電流、負(fù)序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流，將電流指令相加，再由d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到三相坐標(biāo)系，得到三相坐標(biāo)系的電流指令，基于DSP進(jìn)行SPWM調(diào)制，得到三路PWM信號(hào)，DSP輸出的PWM信號(hào)電平為3.3V，在外部經(jīng)過信號(hào)放大，得到+15V、-10V電平的帶死區(qū)隔離的6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，6路3組驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)IGBT工作，逆變輸出通過電感器連接電網(wǎng)，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，精確得到需要輸出的電流。
[0056]具體的工作步驟如下:
[0057]步驟一:根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載電流，分析得到其中的不平衡分量(正序分量、負(fù)序分量、零序分量)的數(shù)據(jù)信息。
[0058]步驟二:將檢測(cè)到需要補(bǔ)償電流的數(shù)據(jù)信息送至設(shè)備的DSP中，DSP根據(jù)指令送出驅(qū)動(dòng)IGBT的PWM信號(hào)，通過IGBT發(fā)出所需電流，進(jìn)行補(bǔ)償。
[0059]步驟三:系統(tǒng)采用LCL濾波器，具備良好的電磁兼容性:IGBT開關(guān)次高頻諧波成分，如果不做相應(yīng)的濾波處理，高頻開關(guān)諧波流入電網(wǎng)，將造成嚴(yán)重的電磁干擾，甚者會(huì)造成接入電網(wǎng)系統(tǒng)的家用電器的損壞。本裝置采用LCL濾波器，不僅能將高頻開關(guān)次諧波濾除干凈，而且不會(huì)與電網(wǎng)發(fā)生諧振，即使是在同一臺(tái)區(qū)并接多臺(tái)設(shè)備，也不會(huì)造成低頻諧波放大，發(fā)生振蕩風(fēng)險(xiǎn)。
[0060]步驟四:鎖相技術(shù)
[0061]利用DSP的軟鎖相環(huán)控制模塊，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，做為控制系統(tǒng)同步信號(hào)，電網(wǎng)系統(tǒng)各種沖擊性負(fù)荷多，電網(wǎng)電壓電壓波動(dòng)范圍大，而且電網(wǎng)電壓存在較大的相位頻率偏移，該鎖相環(huán)針對(duì)電網(wǎng)應(yīng)用增加了防抖動(dòng)和相位偏移處理，適應(yīng)較寬的電網(wǎng)頻率波動(dòng)范圍，可以達(dá)到48Hz?52Hz ；
[0062]步驟五:有源電流發(fā)生技術(shù):
[0063]通過檢測(cè)負(fù)載三相電流ia、ib、ic分別得到三相電流的不平衡成分對(duì)應(yīng)的正序、負(fù)序、零序指令電流，將指令相加，再由d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到三相坐標(biāo)系，得到三相坐標(biāo)系的電流指令，基于DSP進(jìn)行SPWM調(diào)制，得到三路PWM信號(hào)，DSP輸出的PWM信號(hào)電平為3.3V，在外部經(jīng)過信號(hào)放大，得到+15V、-10V電平的帶死區(qū)隔離的6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，6路3組驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)IGBT工作，逆變輸出通過電感器連接電網(wǎng)，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，精確得到需要輸出的電流。
[0064]在設(shè)備上選擇基波零序電流、諧波零序電流、負(fù)序電流、正序電流和無功電流中的一種或者多種組合方式的補(bǔ)償電流，并控制輸出的功率大小，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合可以設(shè)置選擇補(bǔ)償電流類型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.三相電網(wǎng)相間不平衡治理電路，其特征在于:包括三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感、三個(gè)逆變電感、三相全波電路、電容C4和電容C5，所述三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感包括電感器L1、電感器L2和電感器L3，所述三個(gè)逆變電感包括電感器L4、電感器L5和電感器L6，三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感的一端分別與三相電網(wǎng)A、B、C連接，三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感另一端分別與三個(gè)逆變電感對(duì)應(yīng)連接，三個(gè)逆變電感的另一端分別與三相全波電路的逆變輸出側(cè)連接，所述電容C4、電容C5為三相全波電路直流側(cè)的支撐電容； 電感器L1與電感器L4的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R1與電容C1，電感器L2與電感器L5的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R2與電容C2，電感器L3與電感器L6的連接點(diǎn)連接有串聯(lián)的電阻R3與電容C3 ;所述電容C1、電容C2、電容C3的另一端連接于電網(wǎng)N線，電容C4、電容C5的中點(diǎn)與電網(wǎng)N線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電網(wǎng)相間不平衡治理電路，其特征在于:所述三相全波電路是由3個(gè)IGBT模塊構(gòu)成的。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及三相電網(wǎng)相間不平衡治理電路，包括三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感(L1，L2和L3)、三個(gè)逆變電感(L4，L5和L6)、三相全波電路、電容組(C4，C5)，三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感的一端分別與三相電網(wǎng)A、B、C連接，三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感另一端分別與三個(gè)逆變電感對(duì)應(yīng)連接，三個(gè)網(wǎng)側(cè)電感的另一端分別與三相全波電路的逆變輸出側(cè)連接；電感器L1與電感器L4的連接點(diǎn)、電感器L2與電感器L5的連接點(diǎn)、電感器L3與電感器L6的連接點(diǎn)均連接有濾波電路，濾波電路的另一端連接于電網(wǎng)N線，電容組的中點(diǎn)與電網(wǎng)N線連接。解決了采用無源器件的補(bǔ)償方式無法實(shí)現(xiàn)線性補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)問題。本實(shí)用新型能治理三相不平衡，降低三相不平衡度。
【IPC分類】H02J3/26, H02J3/01, H02J3/18
【公開號(hào)】CN205141694
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520523010
【發(fā)明人】高鵬, 王啟華, 白士賢, 吳隆輝
【申請(qǐng)人】西安愛科賽博電氣股份有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日