本實用新型屬于配電網無功補償與諧波治理設備的性能檢驗領域，涉及諧波與無功發生裝置，尤其涉及一種集中控制的諧波與無功發生裝置。

背景技術：

目前，電能質量問題已經得到了社會各界的普遍關注，大量的科研人員及企業投身于電能質量治理的研究。出現了大量的電能質量治理設備，還有很多的其它定制電力系統裝置，解決特定工況下的電能質量問題。這些技術的發展，均得益于電力電子器件及相關控制技術的發展。正是由于這一技術的成熟，使得電能質量治理設備迅速發展并達到井噴期。

電能質量問題的突出及電能質量治理設備的發展進而對電力設備測試手段提出了挑戰。為更加全面的測試電能質量治理設備的性能，我們有必要研究諧波與無功發生裝置，尤其注意其的智能性、可靠性、簡易性。但是目前國內對于諧波與無功發生裝置的研究并不系統，也沒有相應的標準和規范。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種集中控制的諧波與無功發生裝置，能夠在寬電壓范圍內穩定輸出多種電能質量問題，采用同一控制器控制，根據需要自動分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發生器之間的協調問題，簡化了用戶操作。

為實現上述目的，本實用新型采用如下方案：

集中控制的諧波與無功發生裝置，包括無功發生器、低次諧波發生器、高 次諧波發生器、斷路器、電流傳感器、電壓傳感器以及控制裝置；無功發生器、低次諧波發生器、高次諧波發生器分別通過斷路器接入電網，控制裝置通過數字量接口通道與各斷路器連接實現斷路器分合操作；控制裝置通過電壓傳感器連接電網采集系統電壓，控制裝置通過分別通過電流傳感器連接無功發生器、低次諧波發生器、高次諧波發生器采集發生器反饋電流。

進一步，所述的無功發生器、低次諧波發生器和高次諧波發生器采用三相四線制連接到電網，每相裝置的一端通過連接電抗器、啟動電阻、旁路開關接入系統，另一端相互連接，接至系統中線。

進一步，所述的無功發生器、低次諧波發生器和高次諧波發生器均采用IGBT構成的H橋功率單元級聯的形式。

進一步，所述控制裝置由控制器、觸摸屏以及遠程操作終端組成，控制器與觸摸屏連接，遠程操作終端通過工業以太網與控制器連接。

進一步，所述控制裝置采用ARM單片機和FPGA為核心控制器。

進一步，所述功發生器、低次諧波發生器和高次諧波發生器通過RS485接口與觸摸屏連接，遠程操作終端通過工業以太網對發生裝置進行操作和控制。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1.本實用新型能夠在寬電壓范圍內穩定輸出無功、諧波、零序和負序電流，模擬電流暫降、閃變等電能質量問題。

2諧波與無功發生器采用同一控制器控制，根據需要自動分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發生器之間的協調問題，簡化了用戶操作。

3.發生裝置可以通過遠程操作終端實現所有的操作和控制，工業以太網高速通信，開放通信協議，方便與各種系統連接。

4.諧波與無功發生器結構簡單、模塊化、積木式擴展并聯結構，方便擴容； 控制裝置也為模塊化設計，可方便的通過配置不同數量的板卡來實現對更多發生器的協調控制，靈活性好，適應性好。

進一步，單發生器采用功率單元級聯技術，避免在不同電壓等級使用切換的問題，去掉連接變壓器，降低了損耗。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置示意圖；

圖2為本實用新型中發生器拓撲示意圖；

圖3為本實用新型中控制裝置結構示意圖；

具體實施方式

下面將對本公開參照附圖進行進一步說明。特別聲明，以下的描述本質上只是起到了宏觀解釋和實例說明的作用，絕不對本公開及其應用或使用進行任何限制。除非另外特別說明，否則，在實施例中闡述的部件和步驟的相對布置以及數字表達式和數值并不限制本公開的范圍。另外，本領域技術人員已知的技術、方法和裝置可能不被詳細討論，但在適當的情況下意在成為說明書的一部分。

如圖1所示，集中控制的諧波與無功發生裝置包括無功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1、高次諧波發生器SHG2、斷路器QF1～QF3、電流傳感器CT1～CT3、電壓傳感器PT以及其控制裝置。無功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1、高次諧波發生器SHG2分別通過斷路器QF1～QF3接入電網，控制裝置通過數字量接口通道與各斷路器連接實現斷路器分合操作；控制裝置通過電壓傳感器PT連接電網采集系統電壓，控制裝置分別通過電流傳感器CT1～CT3連接無功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1、高次諧波發生器SHG2采集發 生器反饋電流。

如圖2所示，無功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1、高次諧波發生器SHG2均采用IGBT構成的H橋功率單元級聯的形式。

無功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1、高次諧波發生器SHG2均采用三相四線制連接。每相裝置的一端通過連接電抗器、啟動電阻、旁路開關接入電網，另一端相互連接，接至系統中線。諧波與無功發生器采用同一控制器控制，根據需要分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發生器之間的協調問題，簡化了用戶操作。

控制裝置由控制器、觸摸屏以及可選的遠程操作終端組成；控制器與觸摸屏連接，遠程操作終端通過工業以太網與控制器連接。

功發生器SVGS、低次諧波發生器SHG1和高次諧波發生器SHG2通過RS485接口與觸摸屏連接，遠程操作終端通過工業以太網對發生裝置進行操作和控制。控制裝置采用ARM單片機和FPGA為核心控制器。

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

如圖3為每臺裝置的內部連線，采樣板對系統電壓電流信號進行檢測、將信號進行量程轉換和濾波，然后再通過母板送到主控板上，主控板的核心器件由ARM+FPGA組成，對信號分析做出處理，對各功率單元進行控制，使功率變換器輸出需要的波形。其中ARM主要完成控制算法中數據存儲、數據的后期處理(FFT)、通信及系統外圍電路的擴展功能；FPGA則是完成數據的采樣、主要控制算法、PWM脈沖信號的產生等功能、光纖通信等。光纖通訊板完成主控板與H橋功率單元的通訊；遠程操作終端或觸摸屏接收用戶的控制指令(運行、停止、急停等)以及相關的控制參數，通過通信的方式將相關信息傳送給主控板。控制裝置還對各部件的狀態(如各個功率單元、電抗器、風機等)進行監 控，提供故障診斷信息，實現故障的報警和保護。

在本實用新型具體實例中，初始狀態，所有的開關都處于斷開狀態。

啟動過程如下：

1)控制終端或就地設備向主控板發出啟動命令；

2)板收到啟動信號后，根據采樣板采樣的電壓，判斷當前電壓等級；并且根據當前電壓等級，載入預先設置的參數；

3)斷路器，旁路開關保持斷開，發生器經啟動電阻進行充電；

4)電壓達到設定值，主控板閉合旁路開關，啟動發生器功率單元；

5)完成后，主控板向就地設備或者遠程控制終端發送就緒標志；

試驗過程如下：

1)控制終端或就地設備下發無功與諧波指令；

2)板收到電流指令，自動通過光纖板分配到低次諧波發生器、高次諧波發生器與無功發生器；

3)發生器接收到指令后，發出對應的諧波與無功；

停機過程如下：

1)控制終端或就地設備下發停機指令；

2)板接收到停機指令，通過光纖板將發生器輸出減小為0；

3)功率單元，分段開關。

本實用新型提供的諧波與無功發生裝置可應用于電能質量試驗系統及其他電能質量治理設備檢測領域。發生裝置可實現就地控制、遠程控制，滿足高效、頻繁、長時間的測試需求；具有處理各種非正常狀態和事件的能力。能模擬各類常見的電能質量問題，可模擬基波、諧波、零序、負序等穩態電流波形，且可產生電流暫降、閃變等暫態電流波形；自動識別母線電壓等級，自動調整對應 的控制參數，簡化操作，方便用戶使用；采用統一控制裝置控制，避免分立式控制裝置之間相互協調問題，克服了多個控制器之間的通信存在延時、易引發控制諧振以及容易受到干擾等缺點，提高了系統可靠性。根據用戶的指令自動分配諧波與無功發生設備的出力，減少人工操作過程，同時輸出電流的波形靈活性更高；三相可統一調節也可獨立調節；工業以太網通信接口，開放式通信協議，方便與操作客戶機或服務器互聯。

以上所描的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明，并非因此限制本實用新型的專利范圍。凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所做的等效結構或者等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。