并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)電力濾波技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種能夠保證電網(wǎng)供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全的并聯(lián)型有源電力濾波器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著UPS、整流裝置、直流電源、變頻調(diào)速裝置、節(jié)能燈、計(jì)算機(jī)等的應(yīng)用日益增多，諧波源越來越不容忽視。
[0003]諧波源的危害:諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
[0004]無源濾波PF是目前使用最為廣泛的諧波治理措施，它利用電感、電容元件的諧振特性，在阻抗分流回路中形成低阻抗支路，從而減小流向電網(wǎng)的諧波電流，但存在以下不足:
[0005](I)只能對(duì)特定諧波進(jìn)行濾波。諧振頻率依賴于元件參數(shù)，因此單調(diào)諧濾波器只能消除特定次數(shù)的諧波，高通濾波器只能消除截止頻率以上的諧波。
[0006](2)濾波器參數(shù)影響濾波性能。由于調(diào)諧偏移和殘余電阻的存在，調(diào)諧濾波器的阻抗等于零的理想條件是不可能出現(xiàn)的，阻抗的變化大大妨礙了濾波效果。LC參數(shù)的漂移將導(dǎo)致濾波特性改變，使濾波性能不穩(wěn)定。
[0007](3)對(duì)于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負(fù)載濾波效果不好。當(dāng)濾波器投入運(yùn)行之后，如果諧波的次數(shù)和大小發(fā)生了變化，便會(huì)影響濾波效果。并且需要根據(jù)高次諧波次數(shù)的多少，需設(shè)置多個(gè)LC濾波電路。
[0008](4)濾波特性依賴于電網(wǎng)參數(shù)。電網(wǎng)的阻抗和諧波頻率隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況隨時(shí)改變，對(duì)諧波電流的濾除效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大。
[0009](5)可能與系統(tǒng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振。PF可能與系統(tǒng)阻抗發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使裝置無法運(yùn)行，使該次諧波分量放大，使電網(wǎng)供電質(zhì)量下降。
[0010](6)隨著電源側(cè)諧波源的增加，可能會(huì)引起濾波器的過載，電網(wǎng)中的某次諧波電壓可能在LC網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生很大的諧波電流。
[0011](7)電容器組無功功率補(bǔ)償能力與公共連接點(diǎn)電壓的平方成正比關(guān)系，補(bǔ)償效果并不理想。
[0012](8)體積大，占地面積大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，不僅濾波范圍廣，響應(yīng)速度快，濾波能力強(qiáng)，而且具有多種補(bǔ)償功能，操作簡(jiǎn)單，安全性好。
[0014]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，包括依次電路連接的逆變模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、采樣模塊以及控制模塊；所述的逆變模塊由IGBT晶體管和電解電容組成；所述的逆變模塊的一端依次串聯(lián)設(shè)置有串聯(lián)電抗器、濾波電抗器、交流接觸器、快速熔斷器和塑殼斷路器；所述的采樣模塊采集電流電壓數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至控制模塊；所述的控制模塊中設(shè)置有運(yùn)算處理電路；所述的驅(qū)動(dòng)模塊中的驅(qū)動(dòng)線路采用磁環(huán)穿接；所述的逆變模塊內(nèi)設(shè)置有散熱裝置；所述的串聯(lián)電抗器及濾波電抗器分別與采樣模塊及控制模塊隔離安裝。
[0015]進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)線路采用的磁環(huán)穿接結(jié)構(gòu)為:所述的驅(qū)動(dòng)模塊上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)排線；所述的驅(qū)動(dòng)排線與控制模塊相連接；所述的驅(qū)動(dòng)模塊靠近驅(qū)動(dòng)排線處穿接有磁環(huán)。由于一般設(shè)備上未采用穿接磁環(huán)，這樣在整流部分PWM信號(hào)采集會(huì)有干擾，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備精度降低，從而降低電子設(shè)備輻射和泄漏的電磁波，導(dǎo)致設(shè)備功能紊亂、傳輸錯(cuò)誤的問題。
[0016]再進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的散熱裝置為熱管散熱片；所述的熱管散熱片設(shè)置在IGBT晶體管的散熱面。這樣IGBT工作時(shí)，大量熱量通過熱管散熱片擴(kuò)散出去。
[0017]再進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的控制模塊的一端電路連接有顯示裝置；所述的顯示裝置為LED液晶顯示屏。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是，解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，采用了 DSP+CPLD的全數(shù)字控制方式，實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)出負(fù)荷電流中的諧波分量和無功分量，準(zhǔn)確輸出補(bǔ)償電流；能夠降容運(yùn)行，不會(huì)停機(jī)處理，溫升恢復(fù)后，正常運(yùn)行；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定無干擾，可承受-40%?+20%電壓波動(dòng)；全功能液晶觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)，支持U盤拷貝，并具有PC端增強(qiáng)軟件；能夠有效抑制諧振，不受電網(wǎng)阻抗和系統(tǒng)阻抗變化影響，損耗小。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本實(shí)用新型的使用原理結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例的電氣原理圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型用作SVG的原理結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0025]如圖1所示，負(fù)載與變壓器之間設(shè)置電流互感器CT，通過負(fù)載側(cè)的電流互感器CT實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載側(cè)產(chǎn)生的電流It，經(jīng)過控制運(yùn)算，APF快速產(chǎn)生與It大小相等且方向相反的補(bǔ)償電流If并注入系統(tǒng)，從而達(dá)到濾除諧波并改善功率因數(shù)的目的。
[0026]如圖2所示的一種并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，由IGBT晶體管和電解電容構(gòu)成的逆變模塊、串聯(lián)電抗器、濾波電抗器、PWM驅(qū)動(dòng)控制模塊、電流互感器等主要元器件構(gòu)成；逆變模塊的一端依次串聯(lián)設(shè)置有串聯(lián)電抗器、濾波電抗器、交流接觸器、快速熔斷器和塑殼斷路器；通過采集到的電流電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過采集模塊，到控制模塊，經(jīng)過DSP+CPLD全數(shù)字高速運(yùn)算處理，把信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)模塊，經(jīng)過逆變模塊的整流逆變，通過連接電抗器，發(fā)出與負(fù)荷電流中的諧波電流大小相等、方向相反的電流，相互抵消，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。采樣模塊采集溫度時(shí)，如果溫度過高，信號(hào)傳輸給控制模塊，控制模塊會(huì)限制裝置降低容量運(yùn)行。
[0027]驅(qū)動(dòng)模塊中的驅(qū)動(dòng)線路采用磁環(huán)穿接；磁環(huán)穿接結(jié)構(gòu)為:所述的驅(qū)動(dòng)模塊上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)排線；驅(qū)動(dòng)排線與控制模塊相連接；所述的驅(qū)動(dòng)模塊靠近驅(qū)動(dòng)排線處穿接有磁環(huán)。逆變模塊內(nèi)設(shè)置有熱管散熱片；熱管散熱片設(shè)置在IGBT晶體管的散熱面。這樣IGBT工作時(shí)，大量熱量通過熱管散熱片擴(kuò)散出去。；所述的串聯(lián)電抗器及濾波電抗器分別與采樣模塊及控制模塊隔離安裝。
[0028]圖3所示的是一個(gè)具體實(shí)施例的電氣結(jié)構(gòu)，圖3中:QF1—塑殼斷路器；F1-F3-—快速熔斷器；KM1-KM3交流接觸器；KA1交流接觸器；R1預(yù)充電電阻；L1-L3濾波電抗器；L4-L6串聯(lián)電抗器；C1_C12電解電容；C13_C15吸收電容。主電路采用PWM控制逆變模塊構(gòu)成并聯(lián)型有源電力濾波器，采用高速大容量DSP計(jì)算機(jī)芯片，實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)出負(fù)荷電流中的諧波分量和無功分量，準(zhǔn)確輸出補(bǔ)償電流。對(duì)負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤濾波，可快速響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間〈100 μ s，對(duì)階躍變化的諧波完全補(bǔ)償時(shí)間<10ms (1/2周波)，動(dòng)態(tài)改善總諧波畸變率，完全滿足國家對(duì)諧波治理要求。因外部原因使設(shè)備溫升過高，并不會(huì)導(dǎo)致裝置停機(jī)，設(shè)備會(huì)進(jìn)行降容運(yùn)行，溫升恢復(fù)后，設(shè)備正常運(yùn)行。
[0029]裝置元器件安裝布局中，把電磁干擾強(qiáng)烈的電抗器元器件與控制采樣模塊進(jìn)行隔離，防止影響設(shè)備的采樣精度，運(yùn)算結(jié)果。驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)線路采用磁環(huán)穿接，降低電子設(shè)備輻射和泄漏的電磁波，導(dǎo)致設(shè)備功能紊亂、傳輸錯(cuò)誤的問題。散熱模塊采用熱管散熱片，散熱效率更高，效果更好?？筛鶕?jù)用戶負(fù)荷的特點(diǎn)，控制方法靈活多樣，可隨機(jī)設(shè)定。包括三種方式:(I)只濾除負(fù)荷中的諧波電流。(2)只補(bǔ)償負(fù)荷中的無功功率。(3)既濾除負(fù)荷諧波電流，又補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率。受系統(tǒng)電網(wǎng)阻抗變化的影響不大，不用擔(dān)心濾波裝置與電網(wǎng)阻抗發(fā)生并聯(lián)諧振的可能，克服了傳統(tǒng)的LC無源濾波器的缺點(diǎn)。單臺(tái)有源電力濾波裝置就能對(duì)2次?50次特征諧波廣譜范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，服了傳統(tǒng)的LC無源濾波需要多組單調(diào)諧濾波支路的缺點(diǎn)。能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，濾波效果不受電網(wǎng)頻率變化的影響，克服了傳統(tǒng)的LC濾波對(duì)頻偏依賴性過強(qiáng)的缺點(diǎn)。
[0030]采用大容量，高清晰的人機(jī)界面觸摸屏，能實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的電壓、電流、諧波、功率因數(shù)等各項(xiàng)電氣參數(shù)，菜單中英文顯示，圖文并茂，顯示界面能觸摸設(shè)定，人機(jī)對(duì)話?？蓪?shí)時(shí)顯示裝置運(yùn)行參數(shù)和歷史事件記錄，具有聯(lián)網(wǎng)通訊功能，并支持U盤拷貝。適合于國內(nèi)電網(wǎng)頻繁波動(dòng)，負(fù)載驟變嚴(yán)重的場(chǎng)合。
[0031]如圖4所示，本實(shí)用新型也可用作靜止無功發(fā)生器SVG;可以將橋式變流電路通過電抗器并聯(lián)(或直接并聯(lián))在電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0032]以上說明書中描述的只是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，各種舉例說明不對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對(duì)以前所述的【具體實(shí)施方式】做修改或變形，而不背離實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，其特征在于:包括依次電路連接的逆變模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、采樣模塊以及控制模塊；所述的逆變模塊由IGBT晶體管和電解電容組成；所述的逆變模塊的一端依次串聯(lián)設(shè)置有串聯(lián)電抗器、濾波電抗器、交流接觸器、快速熔斷器和塑殼斷路器；所述的采樣模塊采集電流電壓數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至控制模塊；所述的控制模塊中設(shè)置有運(yùn)算處理電路；所述的驅(qū)動(dòng)模塊中的驅(qū)動(dòng)線路采用磁環(huán)穿接；所述的逆變模塊內(nèi)設(shè)置有散熱裝置；所述的串聯(lián)電抗器及濾波電抗器分別與采樣模塊及控制模塊隔離安裝。2.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)線路采用的磁環(huán)穿接結(jié)構(gòu)為:所述的驅(qū)動(dòng)模塊上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)排線；所述的驅(qū)動(dòng)排線與控制模塊相連接；所述的驅(qū)動(dòng)模塊靠近驅(qū)動(dòng)排線處穿接有磁環(huán)。3.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，其特征在于:所述的散熱裝置為熱管散熱片；所述的熱管散熱片設(shè)置在IGBT晶體管的散熱面。4.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，其特征在于:所述的控制模塊的一端電路連接有顯示裝置；所述的顯示裝置為LED液晶顯示屏。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種并聯(lián)型有源電力濾波器裝置，由IGBT晶體管和電解電容構(gòu)成的逆變模塊、串聯(lián)電抗器、濾波電抗器、PWM驅(qū)動(dòng)控制模塊、電流互感器等主要元器件構(gòu)成；通過采集到的電流電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過采集模塊，到控制模塊，經(jīng)過DSP+CPLD全數(shù)字高速運(yùn)算處理，把信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)模塊，經(jīng)過逆變模塊的整流逆變，通過連接電抗器，發(fā)出與負(fù)荷電流中的諧波電流大小相等、方向相反的電流，相互抵消，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。本實(shí)用新型不僅濾波范圍廣，響應(yīng)速度快，濾波能力強(qiáng)，而且具有多種補(bǔ)償功能，操作簡(jiǎn)單，安全性好。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號(hào)】CN204835532
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520564477
【發(fā)明人】戴志勇, 梁效杰
【申請(qǐng)人】江蘇默頓電氣有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日