大功率极低频电源及其次谐波抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大功率极低频电源及其次谐波抑制装置，属于电源领域。该装置包括直流模块和控制模块；直流模块包括两个电容、两个开关管和一个电感，两个电容和两个开关管依次串联，电感的一端连接在两个电容之间，电感的另一端连接在两个开关管之间，直流模块的输入端和输出端分别连接在大功率极低频电源的滤波模块的两个输出端和逆变模块的两个输入端之间；控制模块，用于根据逆变模块的输出端的电流值和电压值、滤波模块的输出端的电压值以及电容的电压值，控制两个开关管的通断，使直流模块中电容的瞬时功率与逆变模块的输出端的脉动功率相等。

【技术实现步骤摘要】
大功率极低频电源及其次谐波抑制装置
本专利技术涉及电源领域，特别涉及一种大功率极低频电源及其次谐波抑制装置。
技术介绍
极低频(ExtremelyLow-Frequency，ELF)无线电波的频率范围在30Hz以下。大功率极低频电源是人工生成极低频无线电信号的设备，功率达数百千瓦。大功率极低频电源逆变侧输出为极低频交流电，在逆变侧输入端会产生2倍电源工作频率的低频谐波分量，恶化极低频电源的输出谐波特性。同时，低频谐波分量通过滤波电路传递到整流侧和电网侧，造成整流输出端电感电流波动，并在电网输入电流中产生除基波和特征次谐波以外，以两倍低频频率为间隔的低频边带谐波。由于低频边带谐波不落在电网工作频率的整数倍频率上，以次谐波的形式出现，会引起大功率极低频电源的灯光闪变，增加系统的谐波损耗，对器件耐压和绝缘提出了更高的要求，对系统的可靠性和寿命造成不利的影响。甚至可能与发电机轴系频率发生共振，造成电力系统发生同步震荡。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种大功率极低频电源及其次谐波抑制装置。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种大功率极低频电源的次谐波抑制装置，所述装置包括直流模块和控制模块；所述直流模块包括：两个电容、两个开关管和一个电感，所述两个电容和所述两个开关管依次串联，所述电感的一端连接在所述两个电容之间，所述电感的另一端连接在所述两个开关管之间，所述直流模块的输入端设置在所述两个电容中的一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输出端设置在所述两个电容中的另一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输入端和输出端分别连接在所述大功率极低频电源的滤波模块的两个输出端和逆变模块的两个输入端之间；所述控制模块，用于获取所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值，控制所述两个开关管的通断，使所述直流模块中电容的瞬时功率与所述逆变模块的输出端的脉动功率相等。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制模块包括：采集单元，用于采集所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值、所述电容的电压值以及预设的电容波形控制函数，产生电容波形控制信号；脉冲宽度调制器，用于将所述电容波形控制信号转换成脉冲控制信号；驱动单元，用于采用所述脉冲控制信号控制所述两个开关管的开关。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及预设的电容波形控制函数计算得到第一电压值；将所述第一电压值加上所述滤波模块的输出端的电压值的一半得到参考值；将所述电容的电压值与所述参考值进行相位比较，产生所述电容波形控制信号。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制单元，用于按照下述电容波形控制函数计算所述第一电压值：其中，Vcm为所述第一电压值，Vmax为所述逆变模块的输出端的电压值，Imax为所述逆变模块的输出端的电流值，ω为大功率极低频电源输出电压角频率，Pin＝VmaxImax/2；Vdc为所述滤波模块的输出端的电压值。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述采集单元包括：电流传感器、第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器，所述电流传感器和第一电压传感器均与所述逆变模块的输出端电连接，所述第二电压传感器与所述滤波模块的输出端电连接，所述第三电压传感器与所述电容电连接。另一方面，本专利技术实施例提供了一种大功率极低频电源，所述大功率极低频电源包括依次连接的整流模块、滤波模块和逆变模块；所述大功率极低频电源还包括次谐波抑制装置，所述装置包括直流模块和控制模块；所述直流模块包括：两个电容、两个开关管和一个电感，所述两个电容和所述两个开关管依次串联，所述电感的一端连接在所述两个电容之间，所述电感的另一端连接在所述两个开关管之间，所述直流模块的输入端设置在所述两个电容中的一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输出端设置在所述两个电容中的另一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输入端和输出端分别连接在所述滤波模块的两个输出端和所述逆变模块的两个输入端之间；所述控制模块，用于获取所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值，控制所述两个开关管的通断，使所述直流模块中电容的瞬时功率与所述逆变模块的输出端的脉动功率相等。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制模块包括：采集单元，用于采集所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值、所述电容的电压值以及预设的电容波形控制函数，产生电容波形控制信号；脉冲宽度调制器，用于将所述电容波形控制信号转换成脉冲控制信号；驱动单元，用于采用所述脉冲控制信号控制所述两个开关管的开关。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及预设的电容波形控制函数计算得到第一电压值；将所述第一电压值加上所述滤波模块的输出端的电压值的一半得到参考值；将所述电容的电压值与所述参考值进行相位比较，产生所述电容波形控制信号。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述控制单元，用于按照下述电容波形控制函数计算所述第一电压值：其中，Vcm为所述第一电压值，Vmax为所述逆变模块的输出端的电压值，Imax为所述逆变模块的输出端的电流值，ω为大功率极低频电源输出电压角频率，Pin＝VmaxImax/2；Vdc为所述滤波模块的输出端的电压值。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述采集单元包括：电流传感器、第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器，所述电流传感器和第一电压传感器均与所述逆变模块的输出端电连接，所述第二电压传感器与所述滤波模块的输出端电连接，所述第三电压传感器与所述电容电连接。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本专利技术实施例的次谐波抑制装置中，两个开关管并联在滤波模块的两个输出端和逆变模块的两个输入端之间，也即两个开关管并联在直流母线上，两个开关管的中点相当于半桥电路输出端，与两个电容的中点相连，通过控制开关管的开关即可控制两个电容的中点电压。当电容瞬时功率中的脉动成分与逆变交流侧瞬时脉动功率成分相等时，次谐波抑制装置输出电流得以补偿直流低频谐波电流，以抑制网侧间谐波的产生。解决了大功率极低频电源次谐波问题，保证了大功率极低频电源的安全稳定运行，改善了电能质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种大功率极低频电源的电路图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率极低频电源的次谐波抑制装置，其特征在于，所述装置包括直流模块和控制模块；所述直流模块包括：两个电容、两个开关管和一个电感，所述两个电容和所述两个开关管依次串联，所述电感的一端连接在所述两个电容之间，所述电感的另一端连接在所述两个开关管之间，所述直流模块的输入端设置在所述两个电容中的一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输出端设置在所述两个电容中的另一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输入端和输出端分别连接在所述大功率极低频电源的滤波模块的两个输出端和逆变模块的两个输入端之间；所述控制模块，用于获取所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值，控制所述两个开关管的通断，使所述直流模块中电容的瞬时功率与所述逆变模块的输出端的脉动功率相等。

【技术特征摘要】
1.一种大功率极低频电源的次谐波抑制装置，其特征在于，所述装置包括直流模块和控制模块；所述直流模块包括：两个电容、两个开关管和一个电感，所述两个电容和所述两个开关管依次串联，所述电感的一端连接在所述两个电容之间，所述电感的另一端连接在所述两个开关管之间，所述直流模块的输入端设置在所述两个电容中的一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输出端设置在所述两个电容中的另一个电容与相邻的开关管之间，所述直流模块的输入端和输出端分别连接在所述大功率极低频电源的滤波模块的两个输出端和逆变模块的两个输入端之间；所述控制模块，用于获取所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值，控制所述两个开关管的通断，使所述直流模块中电容的瞬时功率与所述逆变模块的输出端的脉动功率相等。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：采集单元，用于采集所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及所述电容的电压值；控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值、所述电容的电压值以及预设的电容波形控制函数，产生电容波形控制信号；脉冲宽度调制器，用于将所述电容波形控制信号转换成脉冲控制信号；驱动单元，用于采用所述脉冲控制信号控制所述两个开关管的开关。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元，用于根据所述逆变模块的输出端的电流值和电压值、所述滤波模块的输出端的电压值以及预设的电容波形控制函数计算得到第一电压值；将所述第一电压值加上所述滤波模块的输出端的电压值的一半得到参考值；将所述电容的电压值与所述参考值进行相位比较，产生所述电容波形控制信号。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元，用于按照下述电容波形控制函数计算所述第一电压值：其中，Vcm为所述第一电压值，Vmax为所述逆变模块的输出端的电压值，Imax为所述逆变模块的输出端的电流值，ω为大功率极低频电源输出电压角频率，Pin＝VmaxImax/2；Vdc为所述滤波模块的输出端的电压值。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采集单元包括：电流传感器、第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器，所述电流传感器和第一电压传感器均与所述逆变模块的输出端电连接，所述第二电压传感器与所述滤波模块的输出端电连接，所述第三电压传感器与所述电容电连接。6.一种大功率极低频电源，其特征在于，所述大功率极低频电源包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：马思源，熊桥坡，查明，刘庆，罗志清，谭巍，赵锦波，罗成，龙根，程磊，杨淼，何杰，王衡，邓珊，赵小波，李纵，张辰，宋超，汪宇，
申请(专利权)人：武汉船舶通信研究所中国船舶重工集团公司第七二二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42