基于DSP的无源LC滤波装置的改进

量、控制策略也提出了更高的要求。

　　3　谐波的测量

　　传统LC滤波装置的自动控制器通常采用模拟带通滤波的方法,检测电网中某次谐波的含量,以决定LC滤波器的投切。新型滤波器的自动控制器,则分析测量出电网中多次谐波的含量,将LC滤波器调谐到谐波含量较高的某次谐波频率点投入,并根据实际需要决定投入的容量。

　　电流和电压信号经信号调理电路,将从互感器过来的信号幅值转换为A/D可以处理的信号。再由抗混叠低通滤波电路,滤去信号中不需要的高频部分,送DSP" target=_blank>DSP进行数据采样和A/D转换。DSP" target=_blank>DSP上自带的12位ADC能够满足LC滤波装置进行谐波测量的速度和精度需要[4]。

　　DSP进行数据采样后,进行FFT计算,分析各次谐波的含有量,并根据计算结果,按一定的控制策略通过输出驱动电路操作交流接触器的闭合和断开。利用FFT分析谐波时,存在栅栏效应,由于电网的频率波动及非整周期采样,也存在泄漏效应,从而给谐波的测量带来误差。对此可采用插值、加窗等算法以减小误差[5]。实际上由于LC滤波装置的控制器并不是专门的谐波测量仪器,不需要很高的谐波测量精度。试验表明,不采用插值、加窗等算法处理,也完全能够满足测量控制的需要。

　　4　控制策略

　　4.1　电容优先

　　改进型LC滤波回路的电抗器和电容器都是可变的,在调整时,首先确定电容值,然后根据电容的值来决定电抗器的取值。由于滤波所需的电容值和电抗值成反比,而增加同等容量的电容器比电抗器从体积和造价上都要小得多,因此,在可能的情况下,应尽量选用大容量的电容器[6]。这样做还可兼顾无功功率补偿的需要,即可根据无功补偿的需要确定电容值,再根据电容值来调整电抗器的值以满足滤波的需要。

　4.2　以电流谐波为判据

　　由于实际的电网中,谐波都是以电流源的形式存在,故决定投入或切除滤波回路及调整滤波参数时,都以检测的电流谐波含有量作为判据。

　　4.3　不过补偿

　　计算调整L、C滤波参数时,应尽可能接近匹配补偿,即LC串联回路的基波等效阻抗值尽可能接近基波无功补偿所需要的电容量,谐波等效阻抗值应尽可能满足滤波的要求[7]。由于电容器和电抗器都是有级调整的,实际运行中很难恰好满足需要,存在超过或不足的问题。因此,在控制决策时,应保持实际投入的容量尽可能接近并小于所需的容量,避免过补偿引起系统发生谐振。

　　4.4　综合平衡

　　一个基于DSP" target=_blank>DSP的控制器,可控制多个LC回路的运行,因此,要综合平衡多个回路共同工作形成的基波等效阻抗,按照电流谐波含量从高到低的顺序,依次确定各回路所需的电容值,并相应调整电抗值。此外,控制器还应能够自动检测故障回路,并能够自动将故障回路剔除。

　　5　应　用

　　某企业的厂用电变压器输出侧3次、7次和17次谐波电流含有量超标,10余年来1直使用固定容量的LC滤波器利用人工投切的方式进行谐波治理。更换为改进后的LC滤波装置运行近一年,主要谐波电流含有量都比原来有所降低,并且功率因数由原来的0.83提高到0.90以上。改进后的LC滤波装置,运行噪音比原来小。

　　6　结　语

　　随着科技的发展和各种电力电子器件的普及,电网中的谐波含量也越来越多。无源滤波器由于结构简单、运行可靠、维修方便,除滤波外还兼有无功补偿的功能,以及容量可设计成很大而一直被广泛应用。对传统无源LC滤波器予以改进,设计新型配网无源LC滤波回路,并基于DSP" target=_blank>DSP技术研制谐波测量电路及设计控制策略,能够有效地改进其性能,使之更好地发挥作用。

　　[1]　瓦基莱.电力系统谐波:基本原理、分析方法和滤波器设计[M].徐政译.北京:机械工业出版社,2003.

　　[2]　刘翼.谐波的危害及对谐波污染的治理[J].低压电器,2007(16):48252.

　　[3]　刘飞,邹云屏,李辉.C型混合有源电力滤波器[J].中国电机工程学报,2005,25,(6):75280.

　　[4]　苏奎峰,吕强,耿庆锋,等.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社,2005.

　　[5]　胡广书.数字信号处理[M].北京:清华大学出版社,2003.

　　[6]　汤赐,罗安,荣飞,等.混合型并联有源滤波器的设计及工程应用[J].电工技术学报,2007,22(6):1012106.

　　[7]　朱彬,陈众励.谐波与无功补偿[J].低压电器,2007(8):527.