容错型三相四开关有源滤波器制造技术

技术编号:14581333 阅读:105 留言:0更新日期:2017-02-08 11:47
本实用新型专利技术公开了一种容错型三相四开关有源滤波器,涉及有源电力滤波技术领域,包括有源滤波器主电路、网侧检测调理模块、DSP控制器、驱动模块、直流电压检测调理模块、输出电流检测模块、触发模块和电抗器。所述容错型三相四开关有源滤波器,采用基波电流矢量轨迹检测法检测故障相并利用DSP控制器切断,通过网侧检测调理模块对源电流进行检测后进入改进SVPWM滞环控制模块,得到PWM信号,经驱动模块控制主电路开关器件的通断使之产生补偿电流,以消除电网谐波。与传统有源滤波器相比,该装置电流控制效果更好,在传统控制算法的基础上进行容错控制,无需备用容错算法,计算量小且更易于实现数字化,成本低,实时性好,可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

:本技术涉及一种电力滤波器,具体涉及一种容错型三相四开关有源滤波器,其是一种能够在单相故障的情况下继续工作的三相有源滤波器,属于有源滤波

技术介绍
:随着电力电子技术的迅速发展,非线性负载大量接入电网导致电网电流谐波含量增大,有源滤波器是一种动态补偿负载谐波的电力电子装置,能对大小和频率都变化的谐波进行动态补偿,是提高电能质量、治理电网谐波的重要装置。有源滤波器中逆变器的开关器件由于长期处于高频工作状态易发生故障,使得准确补偿难以得到保证,会对电网造成很大冲击,因此有源滤波器的安全可靠运行逐渐成为有源滤波器的研究热点。目前常用的可靠性实施方案主要是双机备份与桥臂冗余,具有控制简单、可靠性高等优点,但同时也存在着设备体积大、成本较高等缺点。
技术实现思路
:本技术提供了一种容错型三相四开关有源滤波器,以克服上述现有技术的不足,并保证有源滤波器能够安全可靠的运行。本技术的技术方案如下:容错型三相四开关有源滤波器,其特征在于:包括网侧检测调理模块、DSP控制器、驱动模块、有源滤波器主电路、直流电压检测调理模块、输出电流检测模块、触发模块和电抗器;其中,所述DSP控制器包括故障诊断模块和改进SVPWM滞环控制模块;相较于传统有源滤波器,所述有源滤波器主电路增设了熔断器模块和双向晶闸管模块;其中,熔断器F1、F2与F3分别串联连接于有源滤波器主电路中开关器件T1、T2与T3的集电极侧,熔断器F4、F5与F6分别串联连接于开关器件T4、T5与T6的集电极侧,熔断器Fa、Fb、Fc分别连接于有源滤波器主电路的a相与电抗器La、b相与电抗器Lb、c相与电抗器Lc之间,双向晶闸管TRa、TRb、TRc分别连接于有源滤波器主电路中两电容中点与电抗器La、Lb、Lc之间。所述网侧检测调理模块输入端连接三相电网,输出端连接DSP控制器;所述DSP控制器输出端连接驱动模块,并通过驱动模块与有源滤波器主电路建立连接;所述有源滤波器主电路的输出端通过输出电流检测模块连接到DSP控制器;所述有源滤波器主电路的直流侧电容通过直流电压调理模块与DSP控制器相连;所述DSP控制器判断有源滤波器主电路无故障时,驱动模块输出端连接到有源滤波器主电路的开关器件;所述DSP控制器判断有源滤波器主电路发生故障时,DSP控制器输出端连接触发模块,并通过触发模块与双向晶闸管模块建立连接,双向晶闸管模块与故障相相连,驱动模块输出端连接到有源滤波器主电路非故障相开关器件;所述有源滤波器主电路通过电抗器并联连接到三相电网。所述输出电流检测模块,检测有源滤波器主电路输出电流,用以判断故障是否发生及故障相所在位置;所述触发模块,通过触发电路来触发故障相双向晶闸管导通,使有源滤波器主电路在故障情况下以三相四开关的形式工作;所述网侧检测调理模块,对源电压相位与源电流进行检测;所述直流电压检测调理模块,使有源滤波器直流侧电容电压值保持稳定;所述DSP控制器,判断故障是否发生并对故障相进行位置检测进而切断检测出的故障相,同时,将有源滤波器直流侧电容电压值与参考值的差值经PI调节得到的电流幅值信号,与源电压相位信号相乘,得到源电流参考值,将网侧检测调理模块检测得到的源电流与源电流参考值做差得到差值Δis,经改进SVPWM滞环控制单元,得到脉冲信号;所述驱动模块,通过驱动电路对脉冲信号进行调理来驱动主电路开关器件;所述有源滤波器主电路,产生补偿电流,注入电网以消除谐波。进一步,所述故障诊断,利用开关器件故障时基波电流矢量轨迹的不同判断故障是否发生及其发生的位置,开关器件故障分为开路故障与短路故障,因短路故障存在时间极短,难以诊断,故将熔断器串联于开关器件桥臂,发生短路故障时熔断器熔断,短路故障转化为开路故障;故障发生时,通过DSP控制器中设置的故障诊断代码确定故障位置,故障相的熔断器迅速熔断使得故障相被切断,将故障相的输出点转接至逆变器直流侧中点位置,此时有源滤波器主电路的三相逆变器等效为一个三相四开关逆变器。进一步,所述改进SVPWM滞环控制,利用传统滞环控制单元输出状态比较值,同时对指令电压矢量所处区域进行判别,根据控制规则输出合适的电压矢量,从而控制Δis,使电网电流能够跟踪指令电流,与电网电压波形相一致,达到消除谐波的目的。进一步,所述对指令电压矢量所处区域的判别,在非故障情况下,将有源滤波器主电路的六个开关器件排列成从(0,0,0)到(1,1,1)的8种状态,其中“1”表示上管开通,下管关断,“0”与之相反;在故障情况下,将有源滤波器主电路非故障相的四个开关管排列成上述(0,0,0)到(1,1,1)的8种状态,由于有源滤波器主电路存在单相故障,故障状态下有效电压矢量只有4个,与4种开关器件的状态相对应,因此需要对这4个有效电压矢量进行合成以得到传统SVPWM的8个电压矢量,零矢量通过选用模值较小的2个方向相反的电压矢量进行合成以降低开关频率;选择合适的状态,实现对Δis的控制。利用故障诊断模块中设置的故障诊断代码对故障是否发生及故障发生位置进行判别;无故障发生时,有源滤波器主电路以三相六开关的形式工作;故障发生时,切断故障相并将此相输出点转接至逆变器直流侧中点位置,通过触发模块触发故障相双向晶闸管导通,使有源滤波器主电路以三相四开关的形式工作;利用网侧检测调理模块检测源电压相位与源电流后送入DSP控制器,利用直流电压检测调理模块检测并调理有源滤波器主电路直流侧电压后送入DSP控制器,直流侧电压参考值与实际值之差经由PI环节得到的源电流幅值,由DSP控制器计算出源电流参考值,与源电流实际值做差得到差值Δis;经改进SVPWM滞环控制模块,无故障发生时,直接选定电压矢量,有故障发生时,利用故障状态下有效电压矢量的合成等效替代原控制算法选定的电压矢量,使DSP控制器最终产生PWM信号;通过驱动模块,控制有源滤波器主电路的开关器件的通断,有源滤波器主电路输出端通过电抗器并联到三相电网,产生补偿电流以消除电网中谐波,实现本技术有源滤波器的基于电压电流双闭环反馈控制。进一步,所述DSP控制器采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。进一步,所述熔断器采用RL1-60螺旋式熔断器。进一步,所述驱动模块采用HCNW3120隔离驱动芯片。进一步,所述的有源滤波器主电路的开关器件选用型号为GT20J301的IGBT。相对于现有技术,本技术提出的容错型三相四开关有源滤波器具有以下效果:本技术通过DSP控制器对有源滤波器故障是否发生及故障相位置进行诊断;无故障发生时,对传统的8个空间电压矢量进行切换;有故障发生时,对4个有效空间电压矢量进行合成与切换;以源电流误差作为控制对象,对参考电压矢量进行区域判别,并通过空间电压矢量合成时序逻辑,输出合适的电压矢量,从而使电源电流跟踪指令电流,将源电流限制在固定的滞环宽度内,进而获得良好的电流控制效果,达到电网电流与电压相位相一致的效果,实现消除谐波的目的;降低了主电路功率器件的开关频率,且无需检测负载电流,从而无需进行繁杂的矩阵运算,又利用故障状态下有效电压矢量的合成矢量等效替代原控制算法选定的电压矢量,在原控制算法的基础上进行容错控制,无需备用容错算法,降低了计算量,计算误差小且更易本文档来自技高网...

【技术保护点】
容错型三相四开关有源滤波器,其特征在于:包括网侧检测调理模块(1)、DSP控制器(2)、驱动模块(5)、有源滤波器主电路(9)、直流电压检测调理模块(6)、输出电流检测模块(7)、触发模块(11)和电抗器(12);其中,网侧检测调理模块(1)、直流电压检测调理模块(6)与输出电流检测模块(7)经DSP控制器(2)与驱动模块(5)相连,触发模块(11) 输入端连接DSP控制器(2) ,输出端连接有源滤波器主电路(9),有源滤波器主电路(9) 输入端连接驱动模块(5),输出端通过连接电抗器(12)与三相电网建立连接。

【技术特征摘要】
1.容错型三相四开关有源滤波器,其特征在于:包括网侧检测调理模块(1)、DSP控制器(2)、驱动模块(5)、有源滤波器主电路(9)、直流电压检测调理模块(6)、输出电流检测模块(7)、触发模块(11)和电抗器(12);其中,网侧检测调理模块(1)、直流电压检测调理模块(6)与输出电流检测模块(7)经DSP控制器(2)与驱动模块(5)相连,触发模块(11)输入端连接DSP控制器(2),输出端连接有源滤波器主电路(9),有源滤波器主电路(9)输入端连接驱动模块(5),输出端通过连接电抗器(12)与三相电网建立连接。2.根据权利要求1所述的容错型三相四开关有源滤波器,其特征在于:所述DSP控制器(2)包括故障诊断模块(3)和改进SVPWM滞环控制模块(4);相较于传统有源滤波器,所述有源滤波器主电路(9)增设了熔断器模块(8)和双向晶闸管模块(10);其中,熔断器F1、F2与F3分别串联连接于有源滤波器主电路(9)中开关器件T1、T2与T3的集电极侧,熔断器F4、F5与F6分别串联连接于开关器件T4、T5与T6的集电极侧,熔断器Fa、Fb、Fc分别连接于有源滤波器主电路(9)的a相与电抗器La、b相与电抗器Lb、c相与电抗器Lc之间,双向晶闸管TRa、TRb、TRc分别连接于有源滤波器主电路(9)中两电容中点与电抗器La、Lb、Lc之间。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:李文娟岳春风
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:新型
国别省市:黑龙江;23

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