專利名稱：補償濾波模塊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種模塊裝置，更具體地說涉及一種補償濾波模塊裝置。
背景技術(shù)：
輸電及配電系統(tǒng)正常工作運行在工頻信號下，然而，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng) 用，低壓配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐等裝置的應(yīng)用日益廣泛，引起了電壓及電 流的波形畸變。諧波問題已經(jīng)越來越普遍，給供電質(zhì)量造成了嚴重的干擾。傳統(tǒng)的低壓無 功補償裝置TSC(電容接觸器投切電容器組)實現(xiàn)電容器投切，自動化水平極低，動作慢，無 法做到適時投切但諧波的存在會使電容器與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波電流放大導致電容 器損壞或接觸器燒損，該問題在低壓配電系統(tǒng)中頻繁發(fā)生。并抑制較強的抑制諧波能力，不 會弓I起共振或者電流過大現(xiàn)象。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，需要開發(fā)一種新的補償濾波模塊裝置即模數(shù)化補償 濾波模塊裝置，從而實現(xiàn)電壓、無功、諧波的綜合治理。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和問題，提供一種補償濾波 模塊裝置，該模塊裝置不論有無諧波污染或者嚴重程度，只要需要補償無功，均可廣泛應(yīng) 用。該系統(tǒng)技術(shù)先進，可有效提高功率因素，并有效抑制諧波，可靠性高。本實用新型的技術(shù)方案如下本實用新型的補償濾波模塊裝置，其主要包括有主電路單元和控制器單元，所述 的主電路單元主要是由LC器件的有電力補償電容和電抗器串聯(lián)組成，其中所述的電力補 償電容為自愈式電力補償電容，內(nèi)置放電電阻和美式壓力保護裝置，外形為圓柱形鋁外殼， 安裝簡單方便，損耗低，體積小，安全性高；所述的電抗器為鐵芯干式結(jié)構(gòu)電抗器，鐵芯為冷 軋取向硅鋼片，芯柱由多個氣隙分成均勻小段，線圈采用H級漆包扁銅線繞制，排列緊密且 均勻，外表不包絕緣層，具有極佳的美感且有較好的散熱性能，同時電抗器還安裝有過熱保 護裝置，該電抗器有體積小、重量輕、外觀美。本實用新型的補償濾波模塊裝置，其進一步的技術(shù)方案是所述的控制器單元由采 樣電路單元、接收和發(fā)送電路單元、開關(guān)量輸出電路單元以及控制器主電路單元組成，其中 所述的采樣電路單元通過電壓互感器和電流傳感器與主電路連接采集主電路的電壓和電 流信號，同時通過片上AD調(diào)理電路與數(shù)字信號處理器連接，將采集到的電壓和電流信號通 過片上AD調(diào)理電路輸入到數(shù)字信號處理器中；所述的接收和發(fā)送電路單元中的接收電路 通過屏蔽線與主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)連接，把數(shù)字信號處理器中得到的有源控制開 關(guān)信號通過屏蔽線送給主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)；接收和發(fā)送電路單元中的發(fā)送電路 通過線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部檢測到的過流、短路、過壓、欠壓、缺相、過溫等故 障信號傳送給數(shù)字信號處理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常運行；開關(guān)量輸入和輸出電路單元中 的開關(guān)量輸入電路通過線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部的開關(guān)信號傳送到數(shù)字信號處理器中，控制整個系統(tǒng)緊急情況下的操作，開關(guān)量輸入和輸出電路單元中的開關(guān)量輸出電 路通過線路與數(shù)字信號處理器連接并與外部電器連接，是輸出由數(shù)字信號處理器中得到的 開關(guān)信號，控制整個系統(tǒng)中的外部電器；控制器主電路單元是由數(shù)字信號處理器組成的電 路，同時采用+3. 3V和士 12V的供電電源，它還連接片外RAM、DA和運行狀態(tài)指示燈。擴展片 外RAM用來擴大數(shù)字信號處理器存儲器的容量，擴展了運行狀態(tài)指示燈用來在調(diào)試過程中 實時觀察整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)；更進一步的技術(shù)方案是所述的數(shù)字信號處理器為DSP2407芯片。本實用新型的補償濾波模塊裝置，其進一步的技術(shù)方案還可以是所述的有電力補 償電容串聯(lián)有隔離快速熔斷器，進一步快速保護電容，以免操作過程形成的合閘涌流或者 短路電流燒壞補償電容。本實用新型的補償濾波模塊裝置，其進一步的技術(shù)方案還可以是該補償濾波模塊 裝置還包括外端并聯(lián)的三極氧化鋅電涌，避免操作過電壓或者雷擊對設(shè)備造成損壞，同時 LC形成非調(diào)諧頻率也能有效抑制諧波。本實用新型的基本原理是檢測電網(wǎng)側(cè)的電壓、電流，經(jīng)過控制電路中的電壓、電流 檢測電路計算得出需要補償?shù)臒o功容量，然后投切補償濾波模塊。LC中電容器是用于補償 無功功率，電抗器和補償電容器串聯(lián)后，其諧振頻率低于系統(tǒng)最低(一般為5次及7次)，使 其在工頻50HZ下呈容性，以改善功率因數(shù)，而在諧振頻率時呈感性，從而防止并聯(lián)振并無 放大諧波之慮，良好的阻抗匹配后，電容器組可吸收諧波電流(如5次)30% -60%。本實用新型具有以下有益效果本實用新型的補償濾波模塊裝置技術(shù)先進，外部采用數(shù)字信號處理器DSP為核心 控制系統(tǒng)，同時采用高級的控制策略，能夠?qū)崟r跟蹤，動態(tài)補償無功，有效率除諧波，具有高 度可控性和快速響應(yīng)性，并網(wǎng)后可以自動運行，不需要人員操作，具有中文圖形液晶顯示， 實時顯示電網(wǎng)電壓、電流值、功率因數(shù)、THD等數(shù)據(jù)?？蓪崿F(xiàn)RS485通訊，由于采用優(yōu)質(zhì)材料， 大大延長了使用壽命，該模塊裝置結(jié)構(gòu)清晰，安裝拆卸方便技術(shù)先進，可靠性高，操作簡單， 實現(xiàn)了電壓、無功、諧波的綜合治理，可廣泛應(yīng)用于各種不同的場合。

圖1為本實用新型的補償濾波模塊控制應(yīng)用示意圖。圖中A、B、C、N-電網(wǎng)電源、QF-斷路器、LH-電流采樣、FS-氧化鋅電涌、FU-隔離 熔斷器、T-晶閘管模塊、L-三相電抗器、C-三角形補償電容、模塊控制器單元，虛線部分代 表本補償濾波模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)內(nèi)容作說明如圖1所示，本實用新型的補償濾波模塊裝置，其主要包括有主電路單元和控制 器單元，所述的主電路單元主要是由LC器件的有電力補償電容和電抗器串聯(lián)組成，其中所 述的電力補償電容為自愈式電力補償電容，內(nèi)置放電電阻和美式壓力保護裝置，外形為圓 柱形鋁外殼，安裝簡單方便，損耗低，體積小，安全性高；所述的電抗器為鐵芯干式結(jié)構(gòu)電 抗器，鐵芯為冷軋取向硅鋼片，芯柱由多個氣隙分成均勻小段，線圈采用H級漆包扁銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，具有極佳的美感且有較好的散熱性能，同時電抗器 還安裝有過熱保護裝置，該電抗器有體積小、重量輕、外觀美。所述的控制器單元由采樣電 路單元、接收和發(fā)送電路單元、開關(guān)量輸出電路單元以及控制器主電路單元組成，其中所述 的采樣電路單元通過電壓互感器和電流傳感器與主電路連接采集主電路的電壓和電流信 號，同時通過片上AD調(diào)理電路與數(shù)字信號處理器連接，將采集到的電壓和電流信號通過片 上AD調(diào)理電路輸入到數(shù)字信號處理器中；所述的接收和發(fā)送電路單元中的接收電路通過 屏蔽線與主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)連接，把數(shù)字信號處理器中得到的有源控制開關(guān)信 號通過屏蔽線送給主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)；接收和發(fā)送電路單元中的發(fā)送電路通過 線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部檢測到的過流、短路、過壓、欠壓、缺相、過溫等故障信 號傳送給數(shù)字信號處理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常運行；開關(guān)量輸入和輸出電路單元中的開 關(guān)量輸入電路通過線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部的開關(guān)信號傳送到數(shù)字信號處理器 中，控制整個系統(tǒng)緊急情況下的操作，開關(guān)量輸入和輸出電路單元中的開關(guān)量輸出電路通 過線路與數(shù)字信號處理器連接并與外部電器連接，是輸出由數(shù)字信號處理器中得到的開關(guān) 信號，控制整個系統(tǒng)中的外部電器；控制器主電路單元是由數(shù)字信號處理器組成的電路，同 時采用+3. 3V和士 12V的供電電源，它還連接片外RAM、DA和運行狀態(tài)指示燈。擴展片外RAM 用來擴大數(shù)字信號處理器存儲器的容量，擴展了運行狀態(tài)指示燈用來在調(diào)試過程中實時觀 察整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，所述的數(shù)字信號處理器為DSP2407芯片。本實用新型的電網(wǎng)電源 的三相線電壓為380V，在補償濾波模塊的前端必須連接斷路器，對整套并聯(lián)濾波補償模塊 進行短路和過流保護，并且便于檢修。選擇斷路器的時候，按照額定電流的1. 0-1. 2的系數(shù) 進行選擇。后面串入隔離熔斷器，主要作用是用來快速保護電容和電感，再后面是電子式晶 閘管開關(guān)，本模塊采用高速CPU測控，脈沖變壓器觸發(fā)，具有多重保護方案及快速20ms投切 技術(shù)，保證觸發(fā)模塊控制可控硅為電壓過零點接通，電流過零點斷開，不產(chǎn)生合間涌流。最 下面就是LC諧振模塊，LC的電抗率要根據(jù)負載的諧波電流確定，一般情況下，偶次諧波2、 4、6、8……次，諧波對稱互相抵消，因此不與考慮。奇次諧波為3、5、7、11、13次及以上諧波， 這些諧波多出自大型整流設(shè)備，電弧、煉鋼、電機車等負荷。當用戶的電網(wǎng)內(nèi)有這種設(shè)備， 就是有諧波源，應(yīng)測諧波次數(shù)及含量，如諧波不超過國家標準，然后計算應(yīng)配置的電抗器參 數(shù)。電抗器是保證合間涌流不超過電容器額定電流的十倍，這樣能降低電抗器的銅耗，減小 體積。4. 5% -13%的電抗器是抑制諧波的，如果網(wǎng)絡(luò)諧波較大，如3次、5次、7次、11次及高 通諧波都存在，只有用13%的電抗器能抑制3次以上的諧波，如果沒有3次諧波，就可以用 4. 5% -6%的電抗器來覆蓋5次以上的諧波，因為高于5次以上的諧波需要的電抗都小于5 次諧波的電抗，并且電抗器要保證良好的頻率特性，電容器采用自愈式快速充放電電容，并 且具有抗諧波能力。在應(yīng)用的時候需要配合無功補償控制器，通過采樣電流、電壓計算需要的無功功 率，適時的發(fā)出開關(guān)信號來投切晶閘管，一個控制器可以投切12組模塊，如果需要增加補 償容量，餓增加補償濾波模塊，擴展控制器輸出開關(guān)信號。本實用新型中控制器輸出可控制12路補償濾波模塊，圖示中僅表示出一個補償 濾波模塊，控制器內(nèi)部通過檢測到的電壓電流來計算實際需要補償無功功率，然后通過輸 出觸點控制晶閘管接通和斷開來增加或者減少無功補償量，晶閘管模塊采用高速CPU測 控，脈沖變壓器觸發(fā)，具有多重保護方案及快速20ms投切技術(shù)，使得觸發(fā)模塊控制可控硅為電壓過零點接通，電流過零點斷開，不產(chǎn)生合閘涌流。
權(quán)利要求一種補償濾波模塊裝置，其特征在于主要包括有主電路單元和控制器單元，所述的主電路單元主要是由LC器件的有電力補償電容和電抗器串聯(lián)組成，其中所述的電力補償電容為自愈式電力補償電容，內(nèi)置放電電阻和美式壓力保護裝置，外形為圓柱形鋁外殼；所述的電抗器為鐵芯干式結(jié)構(gòu)電抗器，鐵芯為冷軋取向硅鋼片，芯柱由多個氣隙分成均勻小段，線圈采用H級漆包扁銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，同時電抗器還安裝有過熱保護裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償濾波模塊裝置，其特征在于所述的控制器單元由采樣電 路單元、接收和發(fā)送電路單元、開關(guān)量輸出電路單元以及控制器主電路單元組成，其中所述 的采樣電路單元通過電壓互感器和電流互感器與主電路連接采集主電路的電壓和電流信 號，同時通過片上AD調(diào)理電路與數(shù)字信號處理器連接，將采集到的電壓和電流信號通過片 上AD調(diào)理電路輸入到數(shù)字信號處理器中；所述的接收和發(fā)送電路單元中的接收電路通過 屏蔽線與主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)連接，把數(shù)字信號處理器中得到的有源控制開關(guān)信 號通過屏蔽線送給主電路中的復(fù)合開關(guān)的控制側(cè)；接收和發(fā)送電路單元中的發(fā)送電路通過 線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部檢測到的過流、短路、過壓、欠壓、缺相、過溫等故障信 號傳送給數(shù)字信號處理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常運行；開關(guān)量輸入和輸出電路單元中的開 關(guān)量輸入電路通過線路與數(shù)字信號處理器連接，把外部的開關(guān)信號傳送到數(shù)字信號處理器 中，控制整個系統(tǒng)緊急情況下的操作，開關(guān)量輸入和輸出電路單元中的開關(guān)量輸出電路通 過線路與數(shù)字信號處理器連接并與外部電器連接，是輸出由數(shù)字信號處理器中得到的開關(guān) 信號，控制整個系統(tǒng)中的外部電器；控制器主電路單元是由數(shù)字信號處理器組成的電路，同 時采用+3. 3V和士 12V的供電電源，它還連接片外RAM、DA和運行狀態(tài)指示燈。擴展片外 RAM用來擴大數(shù)字信號處理器存儲器的容量，擴展了運行狀態(tài)指示燈用來在調(diào)試過程中實 時觀察整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補償濾波模塊裝置，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器為 DSP2407 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償濾波模塊裝置，其特征在于所述的有電力補償電容串聯(lián) 有隔離快速熔斷器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償濾波模塊裝置，其特征在于該補償濾波模塊裝置還包括 外端并聯(lián)的三極氧化鋅電涌，避免操作過電壓或者雷擊對設(shè)備造成損壞。
專利摘要本實用新型公開了一種補償濾波模塊裝置，該模塊裝置不論有無諧波污染或者嚴重程度，只要需要補償無功，抑制各次諧波均可廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)技術(shù)先進，可有效提高功率因素，并有效抑制諧波，可靠性高。該裝置主要包括有主電路單元和控制器單元，所述的主電路單元主要是由LC器件的有電力補償電容和電抗器串聯(lián)組成，其中所述的電力補償電容為自愈式電力補償電容，內(nèi)置放電電阻和美式壓力保護裝置，外形為圓柱形鋁外殼；所述的電抗器為鐵芯干式結(jié)構(gòu)電抗器，鐵芯為冷軋取向硅鋼片，芯柱由多個氣隙分成均勻小段，線圈采用H級漆包扁銅線繞制，排列緊密且均勻，外表不包絕緣層，同時電抗器還安裝有過熱保護裝置。
文檔編號H02J3/01GK201774258SQ20102024311
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者石泉 申請人:南京亞派科技實業(yè)有限公司