[发明专利]一种用于低压电网间谐波治理装置

说明书

本发明涉及一种用于低压电网间谐波治理装置，包括信号采集模块、运算控制模块、控制保护模块、通讯模块以及功率模块，信号采集模块对低压电网中电流及电压采集，运算控制模块将信号采集模块所输出的数据信号进行电流中间谐波目标量分析并根据获得的间谐波目标量相反的波并生成对应的PWM脉冲控制信号，控制保护模块设置输入功率模块中的驱动信号限值；通讯模块将上述生成的PWM脉冲控制信号转换为光信号传输给功率模块，功率模块输出相应电流抵消电流中的间谐波。本申请能够对电网中的间谐波进行有效的检测和治理，从根源上解决了间谐波对电网中设备的诸多危害；本发明与电网中负荷并联运行，当发生故障停止运行时，并不会影响电网中负荷的正常运行。

技术领域

本发明属于电力电子控制领域，具体涉及一种用于低压电网间谐波治理装置。

背景技术

间谐波：在低压电网的电力系统中，非线性波动负荷产生的电压和电流信号中，频率为基波频率的非整数倍的谐波。电力系统中主要的间谐波源包括：电弧焊、电焊机、感应电机、各种变频调速装置及同步串级调速装置。与谐波类似，间谐波存在放大电压闪变和音频干扰，造成感应电机的振动与异常。同时由电容、电感和电阻组成的无源滤波器会使间谐波被放大，从而影响滤波器的正常工作。因此，间谐波的治理成为了近几年的发展方向和研究热点。间谐波治理的难点主要包括了间谐波的采样检测方法、对采样信号的快速计算处理和避免电磁干扰的通讯传输等。

由于间谐波存在非稳定性、频率难以预测、幅值较小等特征，给间谐波的治理带来一定的难度。首先，在间谐波的检测方面，目前采用的改进FFT方法、基于二阶统计量的AR模型功率谱等方法，难以对间谐波进行精确检测，存在频谱泄漏、抗干扰性较差等不足，而基于高阶累积量的方法虽然结果较为精准，但延时大，不能满足间谐波治理的实时性要求。同时在对采样信号的计算处理方面，准确性和实时性难以实现兼顾。在控制和通讯过程中，强电对弱电的干扰负作用也是不容小觑。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够检测和治理间谐波的低压电网间谐波治理装置。

实现本发明的技术方案如下

一种用于低压电网间谐波治理装置，包括信号采集模块、运算控制模块、控制保护模块、通讯模块以及功率模块，所述信号采集模块对低压电网中三相负荷电流、三相输出电流及电压的采集，所述运算控制模块将信号采集模块所输出的数据信号进行电流中间谐波目标量分析并根据获得的间谐波目标量生成大小相同、方向相反的波，并生成对应的PWM脉冲控制信号，所述控制保护模块设置输入功率模块中的驱动信号限值；所述通讯模块将上述生成的PWM脉冲控制信号转换为光信号传输给功率模块，功率模块输出相应电流抵消电流中的间谐波。

所述运算控制模块包含两个DSP运算单元，一个DSP运算单元对电流中的间谐波目标量进行分析，另一个DSP运算单元根据获得的间谐波目标量生成大小相同、方向相反的波，并生成对应的PWM脉冲控制信号。

间谐波治理方法，包括如下步骤，

S1、信号采集模块将电流互感器采集的三相负荷电流、三相输出电流作为输入信号，将电流信号转换成电压信号，再经过滤波电路对输入信号进行滤波降噪处理，同时采集电网线电压Uab和线电压Ubc信号并进行滤波降噪处理。

S2、运算控制模块采用双DSP运算单元控制模式，一个DSP运算单元承担电流中的间谐波目标量运算分析，另一个DSP运算单元产生与获得的间谐波目标量相反的波，并生成对应的PWM脉冲控制信号；

其中，当负责本周期的PWM脉冲生成任务的DSP运算单元运行的同时，另一DSP运算单元进行下一周期的间谐波消除目标量的运算分析；

S3、控制保护模块对生成的PWM脉冲进行加死区保护处理，并设置输入功率模块中的驱动信号限值；

S4、通过通讯模块将PWM脉冲电信号通过光纤接头转变为光信号，传输给功率模块，