[发明专利]一种谐波发生器及通过其对电网元件进行检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及谐波发生器技术领域，特别是涉及一种三相大容量的谐波发生器及通过其对电网元件进行检测的方法。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，各种电力电子器件已经被运用到自动化行业的每一个角落，与我们的生活息息相关，虽然丰富了我们的生活，但是同样也带来了负面影响。过多的电力电子装置使得电网中的谐波含量越来越多，严重降低了电网的质量，同时谐波又会反过来影响电力设备，使电力设备发热、振动和产生噪声，使电力电子器件击穿，使绝缘老化，降低设备的使用寿命，甚至引发更加严重的后果。所以谐波问题的解决迫在眉睫，因而就要测试各种设备所能承受的谐波的范围。另外由于电抗器等电网元件在生产过程中无法准确得出其在谐波下的电抗值及损耗值，因此研制谐波发生器装置是必要的。

传统谐波发生器利用模拟信号源产生信号，经放大器对信号进行放大，此种方法操作繁琐，结构复杂，即使经过放大器对信号进行放大，功率仍相对较小，很难满足大功率检测的需要。

发明内容

本发明为克服以上不足，提供了一种谐波发生器及通过其对电网元件进行检测的方法，其可有效模拟电网实际运行中的谐波情况，实现了对电抗器或变压器等电网元件的耐谐波测试，以及电抗器、变压器等电网元件在不同谐波下的电抗值和损耗的测试。

本发明的谐波发生器，为实现上述目的所采用的技术方案在于：包括三相逆变单元和计算控制单元，所述三相逆变单元包括依次连接的升压变压器、整流电路、逆变电路和采样电路，所述计算控制单元包括CPU和与其连接的显示屏，所述采样电路连接CPU，CPU通过驱动电路驱动逆变电路中的IGBT的导通和关断。

作为本发明的进一步改进，所述采样电路包括霍尔电流传感器和霍尔电压传感器, 通过霍尔电流传感器采集设备输出谐波电流, 通过霍尔电压传感器采集设备的端电压。

作为本发明的进一步改进，所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器分别经过模数转换电路连接CPU，通过模数转换电路将采集到的模拟量信号转换成数字量信号传给CPU。

作为本发明的进一步改进，所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器分别经过信号滤波放大电路连接模数转换电路，通过信号滤波放大电路将采集到的信号进行滤波放大后传给模数转换电路，以提高信号传输的准确性。

作为本发明的进一步改进，所述采样电路包括RC滤波电路，通过RC滤波电路采集电容两端的电压u_a、u_b、u_c，再反推测试产品的端电压。

一种通过上述谐波发生器对电网元件进行检测的方法，采用的技术方案在于包括以下步骤：

第一步：在三相逆变单元中三相220V的供电电压通过升压变压器升压以达到测试的电压值，再经整流桥整流将交流电变成直流电，在计算控制单元中通过显示屏输入所需实验的谐波大小和次数传给CPU；

第二步：CPU根据显示屏传输过来的谐波大小和次数，在CPU中作出其指令电流波形，

同时通过载波移相理论做出一个高幅值PWM控制指令和一个低幅值PWM控制指令；

第三步：CPU通过霍尔电流传感器采集系统输出的实际电流和指令电流做比较，当指令电流大于实际输出电流，则CPU选择低幅值的PWM控制指令输出给驱动电路,经驱动电路驱动逆变电路中IGBT的导通和关断；当指令电流小于实际输出电流，则CPU选择高幅值的PWM控制指令输出给驱动电路，经驱动电路驱动逆变电路中IGBT的导通和关断，从而实现高电压大电流谐波的准确快速输出；

第四步：由于是通过控制IGBT的导通与关断实现输出谐波的，所以测试产品的端电压为方波，而测试产品的损耗和电抗值需得到的电压为正弦电压，故需要将方波电压转换为等效的正弦电压，CPU通过霍尔电压传感器采集测试产品的端电压，经RC滤波电路之后，滤波电容两端的电压为正弦电压，将滤波电容两端的电压依次经信号滤波放大电路和模数转换电路处理后传给CPU，根据图4，在CPU中通过公式进行端电压的反推得出等效的正弦端电压，从而再根据输出的实际电流算出测试产品在不同谐波下的损耗和电抗值，并通过显示屏进行显示，式中，为传感器采集的端电压，为滤波电容两端电压，为逆变电路输出频率。

作为本发明的进一步改进，第二步中所述的载波移相理论是为各逆变电路公用一个调制波，每个逆变电路拥有自己的载波，并且各逆变电路载波相差一定角度，当调制波分配到每个逆变电路时，各自进行调制波与载波的比较，产生PWM触发脉冲。