并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路制造技术

本发明专利技术公开了并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，该电路是基于并联型有源电力滤波器的改进，包括霍尔传感器和PI环电流控制，该电路还包括差分电路、电压放大器和超级伺服电路；霍尔传感器的输出端与差分电路的输入端相连，差分电路的输出端与电压放大器的输入正端相连，电压放大器的输出端与超级伺服电路的输入正端相连，电压放大器的输出端与PI环电流控制的输入负端相连，超级伺服电路的输出端与电压放大器的输入负端相连。本发明专利技术的电路改进，提高了谐波补偿电流信号质量，解决了由于补偿电流信号链路直流电平造成有源电力滤波器偶次分量谐波补偿电流调节动态范围过大的问题。应用这项发明专利技术，可有效地提高有源电力滤波器性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路。
技术介绍
配电系统电能质量问题日益得到人们的关注，电能质量调节手段也在不断地发展进步。并联型有源电力滤波器(SAPF)作为一种高效灵活的谐波治理装置得到了广泛研究和应用。从目前实际产品结构来看，负载电流检测的控制方式是主流应用。图1为并联有源电力滤波器的原理框图。SAPF主要有两大部分组成：即谐波电流检测与数字处理电路和谐波补偿电流发生电路，构成一个闭环控制系统。在图1中，CT(电流互感器)2检测非线性负载3的电流，经谐波检测与DSP6的信号调理、放大和数字信号处理(DSP)，得到指令电流i*ca；霍尔传感器4检测补偿电流，经电压放大器5放大补偿电流，得到反馈补偿电流ica，指令电流与补偿电流的差值信号经电流控制(PI环)10放大后得到信号；差值信号与三角波一起输入到PWM调制器9进行比较，得到PWM调制信号，注入PWM驱动电路8控制逆变器7功率管进行开关变换，使其产生谐波补偿电流，经输出滤波器11注入电网1，以抵消非线性负载3产生的谐波电流。从而在电网侧得到一个正弦性良好且和电网电压无相位差的基波有功电流，达到滤波目的。图2为电网电流、负载电流和补偿电流之间波形关系。由图1所知，在理想条件下，电压放大器5输出所得到谐波补偿电流无直流电平，谐波补偿电流信号具有镜对称性质(周期函数移动半个周期后与横轴对称)。根据傅里叶级数理论，电流中只含有1、3、5、7等奇次谐波分量，不含偶次谐波分量。实际上，SAPF是由电子元器件组成，由于受到电子元器件参数的不均匀性与非线性、控制电路自身产生直流偏移量和非线性负载等因素影响，由霍尔传感器4检测，经电压放大器5放大得到的谐波补偿电流信号中含有直流成分，即电路直流偏移量。偏移量最大可达到100mV～200mV，经电流控制10PI调节器调节与放大，直流偏移量进一步加大，以至指令电流与补偿电流差值信号波形出现上限幅或下限幅失真。根据傅里叶级数理论，限幅失真波形中必定含有偶次分量，SAPF需对偶次分量进行补偿调整，且调整动态范围大，补偿效果差，影响SAPF产品性能和质量。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术目的在于一种并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，以提高谐波补偿电流信号质量，解决由于补偿电流信号链路直流电平造成有源电力滤波器偶次分量谐波补偿电流调节动态范围过大的问题。上述目的是通过如下技术方案实现的：一种并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，该电路是基于并联型有源电力滤波器的改进，包括霍尔传感器和PI环电流控制；该电路的霍尔传感器和PI环电流控制之间设有差分电路、电压放大器和超级伺服电路；霍尔传感器的输出端与差分电路的输入端相连，差分电路的输出端与电压放大器的输入正端相连，电压放大器的输出端与超级伺服电路的输入正端相连，电压放大器的输出端与PI环电流控制的输入负端相连，超级伺服电路的输出端与电压放大器的输入负端相连。进一步地，所述差分电路包括：双绞线TW1、电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器电路U1A，R1＝R3，R2＝R4；该差分电路经双绞线TW1与霍尔传感器连接。进一步地，所述电压放大器包括：电阻R5、R6、R7和运算放大器电路U1B；电压放大器的输出端经R8与超级伺服电路的输入正端相连。进一步地，所述电压放大器的增益为：G(s)＝(R5//R6+R7)/(R5//R6)。进一步地，所述超级伺服电路包括：电阻R8、R9、电容C1、C2和运算放大器电路U2，R8＝R9，C1＝C2；超级伺服电路的输出端经R5与电压放大器的输入负端相连。进一步地，R8与C1构建无源低通滤波器提取电压放大器中的直流电平，R9、C2与运算放大器U2构建积分器电路，两者组合构成一个同相积分器，作为系统负反馈支路，其反馈系数为H(s)＝(R6//R7)/[(R5+R6//R7)×sR8C1]。本专利技术的有益效果：本专利技术在有源电力滤波器原有谐波补偿电流检测电路基础上，增加了差分电路和超级伺服电路，差分电路抑制信号中的共模噪声，提高信号信噪比；电压放大器和超级伺服电路构建一个负反馈闭环控制系统，使得电压放大器输出直流电平为0，完全抑制信号中的直流电平，使指令电流与谐波补偿电流差值信号经电流控制放大后不会出现限幅失真，有效地控制了控制电流中偶次谐波分量数值，偶次谐波补偿电流调节动态范围大幅减小。本专利技术的电路改进，提高了谐波补偿电流信号质量，解决了由于补偿电流信号链路直流电平造成有源电力滤波器偶次分量谐波补偿电流调节动态范围过大的问题。应用这项专利技术，可有效地提高有源电力滤波器性能。附图说明图1是并联型有源电力滤波器原理结构框图；图2是并联型有源电力滤波器电网电流、负载电流和补偿电流波形图；图3是本专利技术提供的并联型有源电力滤波器原理结构框图；图4是差分电路、电压放大器和超级伺服的结构框图；图5是差分电路的电路图(图4中51的放大)；图6是电压放大器的电路图(图4中52的放大)；图7是超级伺服的电路图(图4中53的放大)。具体实施方式下面结合附图和具体实施例详细说明本专利技术的技术方案。为图3为本专利技术提供的并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，该电路是基于现有技术中如图1所示的并联型有源电力滤波器的改进，包括霍尔传感器4和PI环电流控制10，将图1中的电压放大器5用差分电路51、电压放大器52和超级伺服电路53代替。霍尔传感器4的输出端与差分电路51的输入端相连，差分电路51的输出端与电压放大器52的输入正端相连，电压放大器52的输出端与超级伺服电路53的输入正端相连，电压放大器52的输出端与PI环电流控制10的输入负端相连，超级伺服电路53的输出端与电压放大器52的输入负端相连。本专利技术中，差分电路51(如图5所示)包括：双绞线TW1、电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器电路U1A；其输出信号与电压放大器正端相连；取R1＝R3、R2＝R4；差分电路51经双绞线TW1接收霍尔传感器4信号，并用其消除霍尔传感器4信号中的共模噪声。电压放大器52(如图6所示)包括：电阻R5、R6、R7和运算放大器电路U1B；电压放大器52输出与电流控制负端相连；电压放大器52输出经R8与超级伺服电路53正端相连；电压放大器52增益为G(s)＝(R5//R6+R7)/(R5//R6)。超级伺服电路53(如图7所示)包括：电阻R8、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，该电路是基于并联型有源电力滤波器的改进，包括霍尔传感器和PI环电流控制，其特征在于：该电路的霍尔传感器和PI环电流控制之间设有差分电路、电压放大器和超级伺服电路；霍尔传感器的输出端与差分电路的输入端相连，差分电路的输出端与电压放大器的输入正端相连，电压放大器的输出端与超级伺服电路的输入正端相连，电压放大器的输出端与PI环电流控制的输入负端相连，超级伺服电路的输出端与电压放大器的输入负端相连。

【技术特征摘要】
1.一种并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，该电路是基于并联型有
源电力滤波器的改进，包括霍尔传感器和PI环电流控制，其特征在于：该电路的霍尔传感器
和PI环电流控制之间设有差分电路、电压放大器和超级伺服电路；霍尔传感器的输出端与差
分电路的输入端相连，差分电路的输出端与电压放大器的输入正端相连，电压放大器的输出
端与超级伺服电路的输入正端相连，电压放大器的输出端与PI环电流控制的输入负端相连，
超级伺服电路的输出端与电压放大器的输入负端相连。
2.根据权利要求1所述的并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，其特
征在于，所述差分电路包括：双绞线TW1、电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器电路U1A，
R1＝R3，R2＝R4；该差分电路经双绞线TW1与霍尔传感器连接。
3.根据权利要求1所述的并联型有源电力滤波器谐波补偿电流直流电平抑制电路，其特
征在于，所述电压放大器包括：电阻R5、R6、R7和...

【专利技术属性】
技术研发人员：江国栋，赵蕾，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32