一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置，包括无功加谐波补偿主电路模块、采样保护板、PLL锁相环模块以及基于时域电流检测的控制板和人机交互式界面，本实用新型专利技术适用于三相四线制电网进行电网净化，提高电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置
本技术涉及电力电子技术，特别是涉及一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电力系统污染日益严重，已成为影响电能质量的公害。无功加谐波补偿装置是一种新型的电力电子装置，主要对电力系统中的无功电流进行补偿，如果电流有余量还可以补偿谐波和不平衡，从而净化电网环境，提高电能质量。根据无功加谐波补偿装置的工作原理，电流检测环节直接影响到装置的补偿性能，理想的电流检测方案要求能实时准确的检测出负载电流中的基波、各次谐波、无功、零序及负序分量，以保证装置具有灵活的补偿目的和良好的补偿效果。在油田、舰船等一类的独立小电网中，很多谐波负荷为冲击性负荷，工作时电流波动很大，要对这种负荷进行补偿，对电流检测方案的实时性和准确性提出了更高的要求。目前无功加谐波补偿装置通常采用瞬时无功功率检测方案进行电网中无功电流、谐波电流和负序电流的检测。基于瞬时无功功率理论的检测方案可以方便的检测出基波有功、基波无功及谐波分量，同时该方法的延时(与所采用的滤波器有很大关系)一般不会超过一个工频周期，具有很好的实时性。但是，如果三相四线系统中存在零序分量，基于瞬时无功功率理论的检测方案则无法检测电网中的零序分量。目前广泛采用瞬时无功检测方案进行电网中无功电流、谐波电流和负序电流的检测。需要多次的坐标转换(abc坐标系转到αβ坐标系再转到dq坐标系，再转到αβ坐标系，再转回abc坐标系)，特别是三相不平衡时，计算量大大增加。用于单相系统时，需要先构建一个三相系统再进行计算，不仅计算复杂，而且会引入较大的延时。因此无功加谐波补偿装置采用瞬时无功检测方案时，存在着系统外围硬件电路复杂，检测时间长，效果差的问题。另外，如果系统为三相四线系统存在零序分量，采用瞬时无功的检测方案无法检测电网中的零序分量，不能进行零序补偿。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本技术的目的在于提供一种适用于三相四线电力系统的无功加谐波补偿装置。本技术的技术方案如下：一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置，其特征在于包括无功加谐波补偿装置主电路模块，所述无功加谐波补偿装置主电路模块与用电负载并联于三相电网上；采样保护板，所述采样保护板用以采样源自无功加谐波补偿装置主电路模块的三相输出电流以及直流电压信号、源自用电负载的三相负载电流、源自三相电网的三相电网电压，并将所采样的信号整定为0～3V的信号并输出；PLL锁相环模块，所述采样自三相电网的三相电网电压，并输出；基于时域检测的控制板，接收经采样保护板输出的0～3V的信号和PLL锁相环模块输出的三相电网电压信号，并利用时域检测算法进行运算，分离出无功、谐波、负序及零序分量，对负载电流进行补偿，补偿时先补偿无功电流，无功电流补偿完成后，余量补偿谐波与不平衡。可选的，所述无功加谐波补偿装置还包括具有人机交互界面的控制端，所述控制端与基于时域检测的控制板通过控制线连接并进行信号传递，进行参数控制和状态显示。可选的，所述无功加谐波补偿装置主电路模块输出端设置有三个电流互感器，用以采样三相输出电流数据并输出数据信号给采样保护板。可选的，所述负载的进线端设置有三个电流互感器，用以采样三相负载电流数据并输出数据信号该采样保护板。可选的，所述三相电网设置有三个电压互感器，用以采样三相电网电压数据并分别输出数据信号到采样保护板和PLL锁相环模块。本技术的技术效果在于：本技术通过采用基于时域检测的无功加谐波补偿装置，与目前广泛应用的采用瞬时无功检测的技术方案相比，不需要进行复杂的坐标变换，计算量大大减少，减少电流检测时间，系统外围硬件电路简单可靠，可以更加方便、快速的检测出电流中的基波、各次谐波、无功、负序分量、零序分量，并进行顺次补偿，从而净化电网环境，提高电能的输送质量。附图说明图1所示为本技术的无功加谐波补偿装置的原理示意图。图2所示为本技术的无功加谐波补偿主电路模块的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。如图1所示为本技术的无功加谐波补偿装置的原理示意图。无功加谐波补偿装置主电路3、用电负载2并联连接于三相电网1上。无功加谐波补偿装置主电路3的输出端设置有三个电流互感器11，用于采样无功加谐波补偿装置主电路3的三相输出电流，电流互感器11通过传输线16将输出电流信息送入采样保护板5；无功加谐波补偿装置主电路3通过传输线13将直流电压信息送入采样保护板5；负载2的进线端设置有三个电流互感器10，用于采样三相负载电流，通过传输线17将输出电流信息送入采样保护板5；三相电网1上设置有三个电压互感器9，用于采样三相电网电压，通过传输线18将三相电网电压信息送入采样保护板5；互感器9采样到的三相电网电压信息同时通过传输线12送入PLL锁相环模块；PLL锁相环模块4为硬件锁相，用于得到三相电网电压的同步信息，将所得信息送入基于时域检测的控制板6中。采样保护板5将接收的三相输出电流、三相负载电流、三相电网电压、直流电压信号整定为0～3V的信号，通过信号线14传送给基于时域检测的控制板6中。采样保护板5对采样到的信号进行硬件保护，采样信号超出量程则硬件保护启动，无功加谐波补偿装置发生硬件故障，系统停机。本技术以基于时域检测的控制板6为核心，将采样保护板5送入的整定信号与PLL锁相环模块4送入的相位信息进行运算，采用时域检测算法，分离出无功、谐波、负序及零序分量，并据此对负载电流进行补偿。补偿原则为无功电流优先，无功电流补偿完成后如有剩余电流余量则补偿谐波与不平衡。基于时域检测的控制板6同时通过控制线15与人机交互界面7进行通信，通过人机交互界面7实现本技术的无功加谐波补偿装置的参数控制及状态显示。采样保护板5、基于时域检测的控制板6、人机界面7构成本技术的基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置的控制系统，用于进行电流检测、故障保护、人机交互，以实现补偿无功电流、滤除谐波和不平衡、净化电网的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置，其特征在于包括无功加谐波补偿装置主电路模块，所述无功加谐波补偿装置主电路模块与用电负载并联于三相电网上；采样保护板，所述采样保护板用以采样源自无功加谐波补偿装置主电路模块的三相输出电流以及直流电压信号、源自用电负载的三相负载电流、源自三相电网的三相电网电压，并将所采样的信号整定为0~3V的信号并输出；PLL锁相环模块，所述采样自三相电网的三相电网电压，并输出；基于时域检测的控制板，接收经采样保护板输出的0~3V的信号和PLL锁相环模块输出的三相电网电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于时域电流检测的无功加谐波补偿装置，其特征在于包括无功加谐波补偿装置主电路模块，所述无功加谐波补偿装置主电路模块与用电负载并联于三相电网上；采样保护板，所述采样保护板用以采样源自无功加谐波补偿装置主电路模块的三相输出电流以及直流电压信号、源自用电负载的三相负载电流、源自三相电网的三相电网电压，并将所采样的信号整定为0~3V的信号并输出；PLL锁相环模块，所述采样自三相电网的三相电网电压，并输出；基于时域检测的控制板，接收经采样保护板输出的0~3V的信号和PLL锁相环模块输出的三相电网电压信号。2.如权利要求1所述的无功加谐波补偿装置，其特征在于所述无功加谐波补偿装置还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，
申请(专利权)人：西安奥特迅电力电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61