一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置的制作方法

本实用新型涉及宽频域谐波治理技术领域，尤其涉及一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置。

背景技术：

电网中接入了大量的电力电子设备，使得电网的电源类型与特性、电网的拓扑结构和负荷构成等都发生着深刻变化，致使电网中的谐波呈现低频段谐波含量相对降低、中高频段谐波含量相对升高、谐波频域跨度大的“宽频域”新特征。同时由于长距离输电线路的分布参数导致特定频率的谐波由于线路的分布电容与电感谐振而出现谐波放大，降低电网电能质量，严重威胁电网设备安全与稳定运行。

无源滤波器可以有效滤除特定频率的谐波，其成本低，但滤波效果不好，如果谐振频率设定不妥，会与系统发生谐振。有源滤波器（activepowerfilter，apf）效果相对无源滤波器要好，但其滤波性能会受到拓扑结构和电力电子元器件特性影响。

目前较多apf采用电压源型变换器（voltagesourceconverter，vsc）结构，运行过程中保持直流侧电压恒定；其优点是控制简单、技术十分成熟。apf另一种常见结构为电流源型变换器（currentsourceconverter，csc）结构，其运行过程中保持直流侧电流恒定。csc型apf直接控制apf输出电流，因此其谐波补偿效果优于vsc型apf。csc型apf直流侧采用电感元件储能，在较大功率场合流过储能电感上的电流较大，电感存在内阻因此损耗较大。

目前有源滤波器主要使用igbt开关器件，其技术成熟成、本相对较低。与igbt开关器件相比，sicmosfet器件开关频率更高，更适用于高频谐波治理，但目前sicmosfet技术尚未十分成熟，因此成本非常高，且其成本随着器件的耐压过流能力的升高急速上升，所以sicmosfet器件不适用于较大功率场合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置，从而克服了现有有源滤波器单独采用csc型apf逆变桥损耗较大、单独采用含有sicmosfet器件的有源滤波器不适用于较大功率场合的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置，包括：

vsc型apf逆变桥，其与宽频域谐波源的电网连接，用于产生低频率谐波与宽频域谐波源中的低频率谐波相抵消；

csc型apf逆变桥，多个所述csc型apf逆变桥分别与宽频域谐波源的电网连接，用于产生高频率谐波与宽频域谐波源中的高频率谐波相抵消；及

控制器，其分别与1个所述vsc型apf逆变桥、多个所述csc型apf逆变桥及宽频域谐波源的电网连接，所述控制器通过检测宽频域谐波源的电网的电流控制vsc型apf逆变桥和csc型apf逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的宽频域电流谐波。

进一步的，所述csc型apf逆变桥为采用sicmosfet的csc型apf逆变桥。

进一步的，所述vsc型apf逆变桥为采用igbt器件的vsc型apf逆变桥。

进一步的，所述csc型apf逆变桥至少包括3个。

进一步的，所述控制器包括fpga处理器和与fpga处理器相连接的dsp处理器。

与现有的技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型所提供的一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置包括vsc型apf逆变桥、多个csc型apf逆变桥及分别与vsc型apf逆变桥和多个csc型apf逆变桥连接的控制器；控制器通过检测宽频域谐波源的电网的电流控制vsc型apf逆变桥和csc型apf逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的宽频域电流谐波。

vsc型apf逆变桥控制简单、占用处理器资源少，vsc型apf逆变桥使用的igbt器件成本低、容量大，vsc型apf用于治理电网中含量较多、频率相对较低的谐波；csc型apf逆变桥的谐波补偿效果好，csc型apf逆变桥使用的sicmosfet器件开关频率高，csc型apf逆变桥用于治理电网中含量相对较少、频率较高的谐波。因此，本实用新型该装置在有效治理电网宽频域谐波的同时也降低了治理装置的成本。

采用多个小功率csc型apf逆变桥并联形式，不仅降低csc型apf逆变桥直流侧能量损耗，也因使用了小功率sicmosfet器件从而降低了装置成本，此外多个csc型apf逆变桥的冗余设计可以提高装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置的结构示意图；

其中：1-vsc型apf逆变桥，2-第一csc型apf逆变桥，3-第二csc型apf逆变桥，4-第三csc型apf逆变桥，5-控制器。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实施新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型所提供的电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置包括:vsc型apf逆变桥1、多个csc型apf逆变桥及控制器5。本实施例中，csc型apf逆变桥采用3个，分别为：第一csc型apf逆变桥2、第二csc型apf逆变桥3及第三csc型apf逆变桥4。csc型apf逆变桥为采用sicmosfet的csc型apf逆变桥。vsc型apf逆变桥1为采用igbt器件的vsc型apf逆变桥。控制器5包括fpga处理器和与fpga处理器相连接的dsp处理器。

继续参考图1，采用igbt器件的vsc型apf逆变桥1的输出端安装在靠近宽频域谐波源一侧，vsc型apf逆变桥1的保护检测信号端与fpga处理器的保护信号i/o口连接；

采用sicmosfet器件的csc型apf逆变桥的输出端安装在靠近电网的一侧，即第一csc型apf逆变桥2、第二csc型apf逆变桥3及第三csc型apf逆变桥4的输出端分别安装在靠近电网的一侧；一csc型apf逆变桥、第二csc型apf逆变桥3及第三csc型apf逆变桥4的保护检测信号端与fpga处理器的保护信号i/o口连接；

fpga处理器的电流检测信号端分别与电网侧和宽频域谐波源侧连接；fpga处理器的发波i/o口分别与vsc型apf逆变桥1、第一csc型apf逆变桥2、第二csc型apf逆变桥3及第三csc型apf逆变桥4的驱动接口连接；fpga处理器的通用i/o口与dsp处理器的数据总线、控制总线及地址总线接口连接。

本实施例采用的fpga处理器的型号为cydoneiveep4ce10e22c8n，dsp处理器的型号为tms320f28335。

对本实用新型电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置的工作原理进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本实用新型：

fpga处理器分别检测得到电网侧的电流检测信号和宽频域谐波源侧的电流检测信号，fpga处理器对电网侧的电流检测信号和宽频域谐波源侧的电流检测信号进行高速采样，得到谐波采样值送入dsp处理器；dsp处理器利用谐波提取算法（现有的谐波提取算法已经很成熟）对谐波采样值提取出较高次谐波分量和较低次谐波分量，并将提取到的谐波分量取反作为谐波调制信号传送回fpga处理器；fpga处理器根据谐波调制信号产生驱动信号分别驱动vsc型apf逆变桥1和三个csc型apf逆变桥产生与宽频域谐波源产生的谐波相抵消的宽频域电流谐波，从而实现宽频域谐波治理。多个csc型apf逆变桥并联运行治理高次谐波可以采用等量均分原理，即将需要补偿的高次谐波均分给并联运行的csc型apf逆变桥。在两类apf逆变桥治理宽频域谐波的同时，vsc型apf逆变桥1还能够产生保护检测信号和三个csc型apf逆变桥还能够产生保护检测信号为fpga处理器提供保护检测信息，故障时fpga处理器直接向发送两类apf发送故障闭锁信号。csc型apf逆变桥直流侧串联一个电感，电感含有内阻（超导体除外），大功率场合流过电感电流越大，p=i²r，因此损耗越大；当采用多个csc型apf逆变桥并联时，p=n*(i/n)²r=i²/r/n，因此损耗减小了，无需要采用特殊的措施，能够适用于较大功率场合。

综上，本实用新型一种电流源型和电压源型变换器的宽频域谐波治理装置，vsc型apf逆变桥控制简单、占用处理器资源少，vsc型apf逆变桥使用的igbt器件成本低、容量大，vsc型apf用于治理电网中含量较多、频率相对较低的谐波；csc型apf逆变桥的谐波补偿效果好，vsc型apf逆变桥使用的sicmosfet器件开关频率高，csc型apf逆变桥用于治理电网中含量相对较少、频率较高的谐波。因此，本实用新型该装置在有效治理电网宽频域谐波的同时也降低了治理装置的成本。

采用多个小功率csc型apf逆变桥并联形式（本实施例以并联3个csc型apf为例），不仅降低csc型apf逆变桥直流侧能量损耗，也因使用了小功率sicmosfet器件从而降低了装置成本，此外多个csc型apf逆变桥的冗余设计可以提高装置的可靠性。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。