[发明专利]一种指定谐波电流注入装置及其谐波电流的给定方法

权利要求书

1.一种指定谐波电流注入装置，其特征在于，包括三相电源、三相负载以及与所述三相电源和所述三相负载并联的谐波电流注入装置，还包括用于检测三相负载电流的测量单元，所述测量单元与所述谐波电流注入装置之间设置有用于接通所述测量单元和所述谐波电流注入装置的接口电路；

所述谐波电流注入装置包括直流母线、逆变电路、滤波器和数据采集与控制单元，所述数据采集与控制单元包括用于采集电流和电压的采样电路；用于控制所述逆变电路的空间矢量脉宽调制SVPWM，用于指定谐波电流的计算单元，用于控制直流母线电压的电压控制单元、用于控制三相电流的电流控制单元以及模式判断单元；

所述采样电路分别与所述计算单元、电压控制单元、电流控制单元、模式判断单元构成数据通道；

所述采样电路包括三相电流采样电路、三相电压采样电路和直流母线电压采样电路；

所述指定谐波电流注入装置采用如下谐波电流的给定方法，具体为：

步骤1：根据实际负载情况是否通过所述接口电路接通所述测量单元与所述谐波电流注入装置，所述模式判断单元通过检测是否有接通信号来判断模式的选定；

步骤2：不接通步骤，所述谐波电流注入装置的输出谐波电流不改变；

接通步骤，所述谐波电流注入装置的输出谐波电流根据负载电流的大小调节；

在所述接通步骤中包括以下步骤：

步骤1：将所述采样电路采集到的信号在所述数据采集与控制单元中进行坐标变换，将三相静止abc坐标系变换为基波同步旋转dq坐标系，经过时域坐标变换，频域中各频率分量将向左移动基波角频率；

步骤2：三相中的基波分量经过坐标变换在dq坐标系变为直流量，通过所述电压控制单元进行运算并通过比例积分控制器进行无差控制，然后通过控制三相电流的所述电流控制单元进行运算并通过比例积分控制器进行无差控制；

步骤3：三相中的6k±1次谐波电流在dq坐标系分为正序分量和负序分量，然后通过控制三相电流的所述电流控制单元进行运算并通过谐振控制器进行无差控制；

步骤4：所述指定谐波电流注入装置对指定谐波电流进行运算和分析得到所述指定谐波电流给定的d轴和q轴的分量，然后通过控制三相电流的所述电流控制单元进行运算和所述谐振控制器进行无差控制；

步骤5：经所述比例积分控制器和谐振控制器的信号通过运算分析由所述空间矢量脉宽调制SVPWM进行输出。

2.根据权利要求1所述的指定谐波电流注入装置，其特征在于，所述测量单元包括电流互感器以及信号处理电路。

3.根据权利要求1所述的指定谐波电流注入装置，其特征在于，所述基波角频率为ω1，坐标变化之后各频率分量比坐标变换之前减小了ω₁，所述直流量为ω₁-ω₁＝0；

所述正序分量为6k+1次谐波，角频率为(6k+1)ω₁，坐标变换之后为(6k+1)ω₁-ω₁＝6kω₁，所述负序分量为6k-1次谐波，角频率为-(6k-1)ω₁，坐标变换之后为-(6k-1)ω₁-ω₁＝-6kω₁，所述谐振控制器的谐振频率为6k倍基波频率且具有±6kjω₁两个极点；

在三相系统中，所述三相电压中的基波正序分量为：

(1)

其中e_a1、e_b1和e_c1为所述三相电压的瞬时值，U_m1为三相电压的幅值和ω₁为基波角频率；

所述三相电流中的基波与各次谐波分量为:

(2)

其中，n为谐波次数，其中i_an、i_bn和i_cn为三相n次谐波电流的瞬时值，I_mn为三相n次谐波电流的幅值和为三相n次谐波电流的初相位，n＝3k时，k为正整数，三相谐波的相位相同且分为零序分量、与基波相序相同的正序谐波以及与基波的相序相反的负序谐波；

所述三相电压中的基波正序分量经过公式:

(3)

(4)

(5)

其中f_A、f_B和f_C为三相电流测量值，f_α，f_β为三相电流的α、β轴分量，f_d和f_q为三相电流的d、q轴分量；经(3)、(4)和(5)，求得sinθ和cosθ，其中θ＝ω₁t，用于实现电网电压锁相功能和所述dq坐标系的同步旋转；

所述6k±1次谐波电流经过公式(3)、(4)可求得其在所述dq坐标系中的表达式为，

(6)

(7)

当n＝6k+1时，表达式为(6)，当n＝6k-1时，表达式为(7)，通过修改I_mn、n和可以修改谐波电流给定的幅值、频率和初相位。