谐波电流发生装置及控制谐波电流无级线性输出的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种谐波电流发生装置，还提供了控制谐波电流无级线性输出的方法，实现了谐波电流的模拟以及谐波电流大小的线性动态无级输出的控制，能耗低，节能效果好，包括：负载模拟单元连接电网，用于模拟还原现场各类用电负载工况；采样单元连接电网与负载模拟单元，用于对负载模拟单元进行采样；谐波电流无级动态发生单元与采样单元和负载模拟单元相连接，谐波电流无级动态发生单元根据采样单元获取的电流采样数据，计算得到获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向负载模拟单元输出补充谐波电流；主控单元与谐波电流无级动态发生单元相连接，用于实时向谐波电流无级动态发生单元发送当前时刻下的目标谐波电流值。

【技术实现步骤摘要】
谐波电流发生装置及控制谐波电流无级线性输出的方法
本专利技术涉及谐波源
，具体涉及谐波电流发生装置及控制谐波电流无级线性输出的方法。
技术介绍
传统获得谐波电流源的方法是通过可控硅(晶闸管)控制导通角投切电阻的方式。此方式在不同导通角下谐波成分不可控，可能导致部分谐波电流缺失，而且不能量化控制各次谐波电流的大小，也不能准确控制注入系统的谐波的频率等缺点。目前获得谐波电流的方法还主要存在以下缺点：1、输出的谐波电流不具备无级线性动态输出的性能，调试和使用会随电网电压、器件温度和导通角度变化；2、手动调角度方式和手动启停，无法自动长期稳定谐波电流，无自动控制的上位机控制等；3、发出相同谐波电流时的发热和损耗会很大，引起谐波电压也相对更大，运行时损坏电网中其他仪表和继保仪等设备的风险相对更大；4、没有模拟还原现场各类工况的负载模拟单元的设计。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种谐波电流发生装置，还提供了该谐波电流发生装置的控制谐波电流无级线性输出的方法，实现了谐波电流的模拟以及谐波电流大小的线性动态无级输出的控制，能耗低，节能效果好，并具备模拟还原现场各类工况的功能。其技术方案是这样的：一种谐波电流发生装置，其特征在于，包括：负载模拟单元，所述负载模拟单元连接电网，用于模拟还原现场各类用电负载工况；采样单元，所述采样单元连接在电网与负载模拟单元之间，用于对所述负载模拟单元进行采样；谐波电流无级动态发生单元，所述谐波电流无级动态发生单元分别与采样单元以及所述负载模拟单元相连接，所述谐波电流无级动态发生单元根据所述采样单元获取的电流采样数据，计算得到获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向所述负载模拟单元输出补充谐波电流；主控单元，所述主控单元与所述谐波电流无级动态发生单元相连接，用于实时向所述谐波电流无级动态发生单元发送当前时刻下的目标谐波电流值。进一步的，所述采样单元包括电流采样互感器。进一步的，所述负载模拟单元包括分别与电网的三相电源相连接的整流模块，还包括与所述整流模块相连接的负载电阻模块。进一步的，所述整流模块包括串联连接的二极管D5、D6，二极管D5、D6还与串联连接的D2、D1、串联连接的D3、D4并联连接，三相电源的A相连接开关MCA后连接到二极管D5、D6之间，三相电源的B相连接开关MCB后连接到二极管D1、D2之间，三相电源的C相连接开关MCC后连接到二极管D3、D4之间，所述负载电阻模块包括与二极管D5、D6并联连接的：电阻R1，电阻R1还串联连接有接触器MC1；电阻R2，电阻R2还串联连接有接触器MC2，电阻R2还与电阻R3并联；电阻R4，电阻R4还串联连接有接触器MC3，电阻R4还与电阻R5并联以及电阻R6并联。进一步的，所述谐波电流无级动态发生单元包括相连接的：控制模块，所述控制模块连接到所述采样单元和所述主控单元，所述控制模块根据来自所述采样单元的电流采样数据获取负载谐波电流，同时接收来自所述主控单元的发送的当前时刻下的目标谐波电流值，得到谐波电流差值，根据谐波电流差值输出PWM控制信号控制所述功率输出模块输出的补充谐波电流。进一步的，所述谐波电流无级动态发生单元还包括滤波模块，所述滤波模块包括LCL滤波电路，所述功率输出模块的输出端连接到所述滤波模块的输入端，滤波模块的输出端接入电网，用于滤除所述功率输出模块输出电流中的IGBT开关频率谐波。进一步的，所述控制模块包括：AD采样芯片，用于配合所述采样单元进行实时同步采样；FPGA芯片，用于控制AD采样芯片进行同步采样；DSP芯片，用于计算谐波电流差值，并根据谐波电流差值输出PWM控制信号控制所述功率输出模块输出的补充谐波电流。进一步的，谐波电流发生装置的各个单元的硬件电路分别置于抽屉式箱体中，所述抽屉式箱体安装在负载柜中，所述负载柜下端设置有滚轮。一种上述的谐波电流发生装置的谐波电流无级线性输出的方法，其特征在于，包括以下步骤：主控系统读取系统设置参数，配置需要产生的谐波电流大小与时间的关系，负载模拟单元连接电网，主控单元通讯发送当前时刻下的目标谐波电流值给谐波电流无级动态发生单元，采样单元对负载模拟单元进行采样并将采样数据发送给谐波电流无级动态发生单元，谐波电流无级动态发生单元根据来自采样单元的电流采样数据获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向负载模拟单元输出补充谐波电流，直至设定的需要产生的谐波电流时间结束。进一步的，所述谐波电流无级动态发生单元的控制模块根据来自采样单元的电流采样数据，通过滑动窗迭代FFT检测算法，获得负载谐波电流阶次和大小，并与所述主控单元通讯，获取目标谐波电流值并计算总谐波电流差值，随后计算出各次谐波电流差额线性系数，控制模块发出对应脉宽的PWM信号控制功率输出模块输出补充谐波电流并进行PI闭环控制。本专利技术的谐波电流发生装置，可取代用于生产测试的现有传统谐波电流源设备，为无功补偿、谐波滤波类产品或其他接入电网的设备提供大容量可控谐波电流并具备还原模拟设备现场投电后工况的功能，可实时线性无级放大负载模拟单元中的谐波电流而不会放大有功电流，实现了各类负载的谐波电流的模拟和其谐波电流大小的线性动态无级输出的控制，相比现场同类型负载系统的能量消耗成倍降低，实现了成倍的节能效果，极大地提高了系统的关键性能和系统的使用安全和自动化程度，同时创新地以模组化设计，通过更换负载模拟单元可获得各种不同类型现场工况的还原模拟，同时系统的总成本比市场谐波电流源低。附图说明图1为本专利技术的一种谐波电流发生装置的组成框图；图2为本专利技术的一种负载模拟单元的电路图；图3为本专利技术的谐波电流无级动态发生单元的组成框图；图4为本专利技术的负载模拟单元的相电流波形；图5为本专利技术的负载模拟单元的谐波电流波形。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术的一种谐波电流发生装置，是可以为无功补偿、谐波滤波类产品或其他接入电网的设备提供大容量可控谐波电流并具备还原模拟设备现场投电后工况的专用的谐波电流源设备，可满足诸如电抗器、电容器、补偿控制器、滤波器、成套柜等生产厂家的生产检测，产品输出能力和补偿效果检测，或接入电网时在谐波环境下的工作性能检测，或出厂老化实验等实用价值，设备常用容量100A～600A，见图1，其包括：负载模拟单元1，负载模拟单元连接电网2，用于模拟还原现场各类用电负载工况；采样单元3，采样单元3连接在电网2与负载模拟单元之间，用于对负载模拟单元1进行采样；谐波电流无级动态发生单元4，谐波电流无级动态发生单元4分别与采样单元3以及负载模拟单元1相连接，谐波电流无级动态发生单元4根据采样单元3获取的电流采样数据，计算得到获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向负载模拟单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐波电流发生装置，其特征在于，包括：/n负载模拟单元，所述负载模拟单元连接电网，用于模拟还原现场各类用电负载工况；/n采样单元，所述采样单元连接在电网与负载模拟单元之间，用于对所述负载模拟单元进行采样；/n谐波电流无级动态发生单元，所述谐波电流无级动态发生单元分别与采样单元以及所述负载模拟单元相连接，所述谐波电流无级动态发生单元根据所述采样单元获取的电流采样数据，计算得到获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向所述负载模拟单元输出补充谐波电流；/n主控单元，所述主控单元与所述谐波电流无级动态发生单元相连接，用于实时向所述谐波电流无级动态发生单元发送当前时刻下的目标谐波电流值。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐波电流发生装置，其特征在于，包括：
负载模拟单元，所述负载模拟单元连接电网，用于模拟还原现场各类用电负载工况；
采样单元，所述采样单元连接在电网与负载模拟单元之间，用于对所述负载模拟单元进行采样；
谐波电流无级动态发生单元，所述谐波电流无级动态发生单元分别与采样单元以及所述负载模拟单元相连接，所述谐波电流无级动态发生单元根据所述采样单元获取的电流采样数据，计算得到获取负载谐波电流，并根据负载谐波电流与目标谐波电流值的差值，向所述负载模拟单元输出补充谐波电流；
主控单元，所述主控单元与所述谐波电流无级动态发生单元相连接，用于实时向所述谐波电流无级动态发生单元发送当前时刻下的目标谐波电流值。


2.根据权利要求1所述的一种谐波电流发生装置，其特征在于：所述采样单元包括电流采样互感器。


3.根据权利要求1所述的一种谐波电流发生装置，其特征在于：所述负载模拟单元包括分别与电网的三相电源相连接的整流模块，还包括与所述整流模块相连接的负载电阻模块。


4.根据权利要求3所述的一种谐波电流发生装置，其特征在于：所述整流模块包括串联连接的二极管D5、D6，二极管D5、D6还与串联连接的D2、D1、串联连接的D3、D4并联连接，三相电源的A相连接开关MCA后连接到二极管D5、D6之间，三相电源的B相连接开关MCB后连接到二极管D1、D2之间，三相电源的C相连接开关MCC后连接到二极管D3、D4之间，所述负载电阻模块包括与二极管D5、D6并联连接的：电阻R1，电阻R1还串联连接有接触器MC1；电阻R2，电阻R2还串联连接有接触器MC2，电阻R2还与电阻R3并联；电阻R4，电阻R4还串联连接有接触器MC3，电阻R4还与电阻R5并联以及电阻R6并联。


5.根据权利要求1所述的一种谐波电流发生装置，其特征在于：所述谐波电流无级动态发生单元包括相连接的：
功率输出模块，所述功率输出模块包括IGBT逆变电路，用于输出谐波电流；
控制模块，所述控制模块连接到所述采样单元和所述主控单元，所述控制模块根据来自所述采样单元的电流采样数据获取负载谐波电流，同时接收来自所述主控单元的发送的当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：马锋，丁仕彬，
申请(专利权)人：江苏莱提电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32