一种具有频率自适应功能的谐波检测装置的制作方法

本实用新型涉及谐波检测技术领域，具体涉及一种具有频率自适应功能的谐波检测装置。

背景技术：

随着越来越多的电力电子装置和电力设备作为非线性负载运行在电网中，电力系统中各种型号的电机、整流装置、电弧炉和交直流变流设备等非线性负载以及冲击性负载的不断增加，产生了大量的无功和谐波，因为供电系统和输电线路具有随频率变化的阻抗，各次谐波电流流过电网时就会产生一定的电压降，叠加在供电电压上，引起电网电压波形发生畸变，使供电质量下降，对电网造成了极大的“污染”，给电力系统的安全运行带来了极大的危害。

为了确保电网运行的安全性，务必要将谐波控制在安全范围以内，避免谐波危害的产生和扩大。因此，如何提高电能质量，有效治理谐波，把谐波含量控制在允许范围内，已成为目前研究的热点。这对供电系统的安全经济运行，电力系统的保护以及电气设备的安全运行有重大意义。而谐波检测是处理谐波问题的前提，目前应用最为广泛的谐波检测方法是基于瞬时无功功率理论的p-q法和ip-iq法谐波检测法，这两种方法都依赖于低通滤波器对负载电流进行基波分量的提取，但低通滤波器具有动态响应慢、准确度低等问题。因此，有必要发明一种检测速度快、准确性高的谐波检测装置，以解决当前的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种具有频率自适应功能的谐波检测装置，具有动态响应快、准确度高的优点；同时具有频率自适应功能，能够实现快速准确检测谐波的目的。

本实用新型采取的技术方案为：

一种具有频率自适应功能的谐波检测装置，该装置包括箱体、盖板、折叠支撑机构；

所述箱体内设置有谐波检测器a，用于检测谐波；

所述折叠支撑机构安装在箱体底部，用于对箱体进行支撑；

所述箱体上部设有敞口，盖板铰接安装在敞口边缘上，用于对上侧敞口进行封闭；

所述折叠支撑机构包括立柱、撑杆、驱动装置；所述立柱与撑杆连接，立柱设有齿条，所述驱动装置连接齿轮轴，用于驱动齿轮轴转动，齿轮轴与齿条啮合，齿轮轴用于驱动齿条上下移动，从而带动立柱上下移动。

所述撑杆一端通过铰接座与立柱柱身活动连接，撑杆安装弹性固定机构，所述弹性固定机构包括固定杆，固定杆两个端部分别设置有一个按压轴，按压轴上部设有固定套筒，固定套筒与按压轴上部之间设有支撑弹簧，按压轴下部设有c形座，c形座与撑杆挤压接触。

本实用新型一种具有频率自适应功能的谐波检测装置，技术效果如下：

1)该检测装置利用折叠支撑机构能够在使用进行设备箱体的支撑，方便使用，在运输时折叠收起，便于运输。

2)该装置包括：角频率确定模块、clarke变换模块、减法模块、滤波模块、放大模块、加法模块、clarke反变换模块。具有动态响应快、准确度高等优点。

3)角频率确定模块可实时向滤波模块反馈待测电压角频率，因此，本实用新型的谐波检测装置具有频率自适应功能，能够实现快速准确检测谐波的目的。

附图说明

图1是本实用新型装置使用状态结构示意图。

图2是本实用新型装置谐波检测器模块结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种具有频率自适应功能的谐波检测装置，该装置包括箱体1、盖板2、折叠支撑机构，所述箱体1内设置有谐波检测器a，用于检测谐波；

所述折叠支撑机构安装在箱体1底部，用于对箱体1进行支撑；

所述箱体1上部设有敞口，盖板2铰接安装在敞口边缘上，用于对上侧敞口进行封闭；

所述折叠支撑机构包括立柱3、撑杆4、驱动装置7；所述立柱3与撑杆4连接，立柱3设有齿条6，所述驱动装置7连接齿轮轴5，用于驱动齿轮轴5转动，齿轮轴5与齿条6啮合，齿轮轴5用于驱动齿条6上下移动，从而带动立柱3上下移动。

驱动装置7为手轮或摇柄，即能够通过手轮或摇柄驱动齿轮轴5转动，从而使齿轮轴5带动齿轮条6上下移动，从而带动立柱3上下移动。

所述撑杆4为2～3根，任意一根撑杆一端通过铰接座与立柱3柱身活动连接，撑杆4安装弹性固定机构，所述弹性固定机构包括固定杆12，固定杆12两个端部分别设置有一个按压轴10，按压轴10上部设有固定套筒8，固定套筒8与按压轴10上部之间设有支撑弹簧9，按压轴10下部设有c形座11，c形座11与撑杆4挤压接触。

利用支撑弹簧9、固定套筒8、按压轴10以及c形座11构成一个弹性固定机构，能够使得设备的箱体1在支撑使用时能够轻微向前侧倾斜，增强箱体1在使用时的稳定性。在各相输电线路检测完毕后，将谐波检测器a收回放入箱体1内，盖板2盖合锁紧，再将折叠支撑机构恢复折叠状态，便于运输。

所述谐波检测器a包括角频率确定模块a1、clarke变换模块a2、第一减法模块a3、第二减法模块a4、第一滤波模块a5、第二滤波模块a6、第三滤波模块a7、第四滤波模块a8、第三减法模块a9、第四减法模块a10、clarke反变换模块a11、第二放大模块a12、第一放大模块a13、第一加法模块a14、第二加法模块a15。

角频率确定模块a1采用电压a/d采集器、c2000-a2-smx2800-ac1。

clarke变换模块a2采用电压互感器gl-pt02b。

第一减法模块a3采用组合逻辑减法电路。

第二减法模块a4采用组合逻辑减法电路。

第一滤波模块a5采用kylcf0.48-15-3/h5滤波模块。

第二滤波模块a6采用kylcf0.48-15-3/h5滤波模块。

第三滤波模块a7采用kylcf0.48-15-3/h5滤波模块。

第四滤波模块a8采用kylcf0.48-15-3/h5滤波模块。

第三减法模块a9采用组合逻辑减法电路。

第四减法模块a10采用组合逻辑减法电路。

clarke反变换模块a11采用lclcl多谐振变换器。

第二放大模块a12采用lm358运算放大器模块。

第一放大模块a13采用lm358运算放大器模块。

第一加法模块a14采用组合逻辑加法电路。

第二加法模块a15采用组合逻辑加法电路。

第一滤波模块a5、第三滤波模块a7，在基波正序频率处具有单位增益。

角频率确定模块a1：用于获取待测电压，并根据所述待测电压确定待测电压角频率。角频率确定模块a1包括过零点检测模块和除法模块。其中，过零点检测模块用于检测半个电压周期内控制器的中断数n/2，除法模块根据公式(1)，计算待测电压角频率，ts为控制器中断周期。

clarke变换模块a2：用于获取待测电压，并采用clarke变换将所述待测电压变换为两相静止坐标系下的α轴电压分量和β轴电压分量。clarke变换的公式(2)为：

其中uα表示α轴电压分量，uβ表示β轴电压分量，ua表示a相电压，ub表示b相电压，uc表示c相电压。

第一减法模块a3：用于根据所述α轴电压分量、所述第一滤波模块a5输出的α轴第一滤波信号和第二滤波模块a6输出的α轴第二滤波信号确定α轴误差信号。第一减法模块a3根据公式：确定α轴误差信号，其中：eα表示α轴误差信号，uα表示α轴电压分量，表示α轴第一滤波信号，表示α轴第二滤波信号。

第二减法模块a4：用于根据所述β轴电压分量、第三滤波模块a7输出的β轴第一滤波信号和第四滤波模块a8输出的β轴第二滤波信号，确定β轴误差信号。

第二减法模块a4：根据公式：确定β轴误差信号，其中eβ表示β轴误差信号，uβ表示β轴电压分量，表示β轴第一滤波信号，表示β轴第二滤波信号。第一加法模块a14用于对所述α轴误差信号和第一滤波模块a5输出的α轴第一滤波信号进行加和，获得α轴和信号。

第一滤波模块a5：用于对所述α轴和信号进行滤波处理，获得α轴第一滤波信号。第一滤波模块a5的传递函数为式(3)：

其中：gαβ1(s)表示第一滤波模块a5的传递函数，ωc表示截止角频率，ω0表示待测电压角频率，j表示虚数。

第一放大模块a12：对所述α轴第一滤波信号进行放大，获得α轴滤波放大信号；

第二滤波模块a6：用于对所述α轴误差信号进行滤波处理，获得α轴第二滤波信号。第二滤波模块a6的传递函数为式(4)：

其中：gorc2(s)表示第二滤波模块a6的传递函数，kr2表示第二滤波模块a6的增益，t0表示待测电压周期。

第二加法模块a15：用于对所述β轴误差信号和第三滤波模块a7输出的β轴第一滤波信号进行加和，获得β轴和信号。

第三滤波模块a7：用于对所述β轴和信号进行滤波处理，获得β轴第一滤波信号。第三滤波模块a7的传递函数与第一滤波模块a5的传递函数相同。

第四滤波模块a8：用于对所述β轴误差信号进行滤波处理，获得β轴第二滤波信号。第四滤波模块a8的传递函数为式(5)：

其中：gorc4(s)表示第四滤波模块a8的传递函数，kr4表示第四滤波模块的增益，t0表示待测电压周期。第四滤波模块a8的增益与第二滤波模块a6的增益相等，均为kr。

第二放大模块a13：对β轴第一滤波信号，获得β轴滤波放大信号。

第三减法模块a9：用于根据所述α轴电压分量和所述α轴滤波放大信号生成α轴电压谐波分量。

第四减法模块a10：用于根据所述β轴电压分量和所述β轴滤波放大信号生成β轴电压谐波分量。

clarke反变换模块a11：采用clarke反变换将所述α轴电压谐波分量和β轴电压谐波分量变换为待测电压谐波分量。