專利名稱：有源濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種濾波裝置，具體地說是有源濾波裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，市場上的諧波冶理裝置大多為無源濾波裝置。無源濾波裝置存在以下缺點(diǎn) 1、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行；2、裝置的工作效率不高，僅能濾除 大部分諧波，不能提供高質(zhì)量的諧波冶理效果；3、濾波電容容易衰減，導(dǎo)致濾波支路失諧， 失去濾波的作用；4、壽命不長，最好的無源濾波壽命是4年多，裝置報廢后，電容會污染環(huán) 境；5、無源濾波在功率因數(shù)高的場合不能用，由于濾波的同時，必須補(bǔ)償無功，這就導(dǎo)致了 無源濾波應(yīng)用的局限性；6、無源濾波只能濾除固定次數(shù)的諧波，若電網(wǎng)中含有的諧波次數(shù) 多，增加支路的路數(shù)會很多，導(dǎo)致成本過高；7、無源濾波不能動態(tài)的消除諧波，不能很好的 平衡無功；8、無源濾波受溫度的影響很大，影響裝置的濾波效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)任務(wù)是針對以上不足之處，提供一種能動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功 率、可以瞬間提供一定有功功率來補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落和閃變、可以自動運(yùn)行、具有完善的自 診斷和監(jiān)視功能、設(shè)計合理、性能優(yōu)良、工作效率高、壽命長、性價比高的有源濾波裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括測量電路、控制電路和逆 變電路，測量電路與控制電路連接，控制電路與逆變電路連接，逆變電路上分別并聯(lián)有高通 濾波器和防涌流電阻。所述的逆變電路包括橋式電路、直流電容和電抗器，橋式電路與直流電容并聯(lián)，然 后通過電抗器，再分別依次經(jīng)過涌流接觸器、主接觸器、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)。所述的防涌流電阻與涌流接觸器并聯(lián)連接后，一端與逆變電路的電抗器連接，另 一端依次經(jīng)過主接觸器、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)，主接觸器與空氣開關(guān)之間的連線上接有避雷
ο所述的橋式電路為三相六橋臂自換相橋式電路，直流電容做為逆變電源為橋式電 路提供一個直流電壓，電抗器為平波電抗器。所述的橋式電路為IGBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊或GTO模塊。所述的電網(wǎng)上設(shè)置有電壓互感器和電流互感器，逆變電路的直流電容旁設(shè)置有電 壓互感器，逆變電路的電抗器處設(shè)置有電流互感器，所有的電壓互感器與電流互感器均連 接到測量電路上。所述的控制電路結(jié)構(gòu)采用的是TMS320F2812芯片和CPLD組合或由TMS320F2812 芯片和F2407芯片的組合。所述的測量電路和控制電路中的處理器均為數(shù)字信號處理器。為測量電路和控制電路供電的是電源電路，電源電路的高壓側(cè)與電網(wǎng)連接，低壓 側(cè)分別與控制電路和測量電路連接。[0013]所述的控制電路和逆變電路采用光纖觸發(fā)連接。其中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo) 體器件，兼有 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,全氧半場 效晶體管)的高輸入阻抗和GTR(Giant Transistor電力晶體管)的低導(dǎo)通壓降兩方面的 優(yōu)點(diǎn)。IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors,集成門極換流晶間管)是一種 中壓變頻器開發(fā)的用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導(dǎo)體開關(guān)器件。IPMdntelligent Power Module，智能功率模塊)是以IGBT為內(nèi)核的先進(jìn)混合集 成功率部件，由高速低功耗管芯(IGBT)和優(yōu)化的門極驅(qū)動電路，以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。GTO (Gate Turn-Off Thyristor，門控晶閘管)，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號時晶閘管 能自行關(guān)斷。TMS320F2812 芯片和 F2407 芯片均為 DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號 處理)芯片。CPLD—Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件。測量電路通過電壓互感器采集電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，傳輸給控制部分，測量電路還通 過電壓互感器采集直流電容兩端的電壓，判斷直流電容兩端的電壓情況，提高逆變器的電 源質(zhì)量。測量電路通過電壓互感器與電流互感器采集的參數(shù)來測量系統(tǒng)中的諧波含量，經(jīng) 過了傅立葉分析后，把數(shù)據(jù)提供給控制電路，控制電路根據(jù)測量電路提供的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確觸發(fā) 逆變電路，產(chǎn)生和系統(tǒng)中大小相等，方向相反的諧波，通過電抗器注入到系統(tǒng)中。涌流接觸器主要是保護(hù)直流電容和橋式電路，提高了裝置的壽命。防涌流電阻的作用主要是，裝置啟動前先為直流電容充電，保護(hù)電壓對直流電容 的沖擊。高通濾波器的作用主要是用來吸收系統(tǒng)中的高次諧波，保護(hù)系統(tǒng)電壓對逆變電路 的沖擊。控制電路和測量電路中的核心都是快速的數(shù)字信號處理器DSP，能快速準(zhǔn)確地檢 測系統(tǒng)中的各次諧波含量，提供給控制電路。控制電路依據(jù)檢測數(shù)據(jù)，依據(jù)高效的算法，控 制逆變電路。本實用新型的有源濾波裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率，暫態(tài)響應(yīng)時間小于Ims ；2、動態(tài)補(bǔ)償2——60次諧波；3、可以瞬間提供一定有功功率，補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落和閃變；4、補(bǔ)償三相不平衡；5、并網(wǎng)后可以自動運(yùn)行，不需要人員操作；6、中文圖形液晶顯示，人機(jī)界面清晰友好；7、具有完善的自診斷和監(jiān)視功能，對故障可具體定位，方便調(diào)試；8、具有設(shè)計合理、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，因而，具有很好的推廣使用價值。以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1為有源濾波裝置的電路原理圖。圖中虛線框1內(nèi)為逆變電路，虛線框2內(nèi)為橋式電路IGBT模塊，CTl為電網(wǎng)上的 電流互感器，CT2為逆變電路的電抗器處的電流互感器，PTl為電網(wǎng)上的電壓互感器，PT2為 逆變電路的直流電容旁的電壓互感器，Jl為主接觸器，J2為涌流接觸器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實用新型的有源濾波裝置，其結(jié)構(gòu)包括測量電路、控制電路和逆變 電路(圖中所示虛線框1內(nèi))，測量電路與控制電路連接，控制電路與逆變電路連接，逆變電 路上分別并聯(lián)有高通濾波器和防涌流電阻。逆變電路包括橋式電路(圖中所示虛線框2內(nèi))、直流電容和電抗器，橋式電路與 直流電容并聯(lián)，然后通過電抗器，再分別依次經(jīng)過涌流接觸器J2、主接觸器J1、空氣開關(guān)接 入電網(wǎng)。防涌流電阻與涌流接觸器并聯(lián)連接后，一端與逆變電路的電抗器連接，另一端依 次經(jīng)過主接觸器J1、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)，主接觸器Jl與空氣開關(guān)之間的連線上接有避雷
O橋式電路為三相六橋臂自換相橋式電路，直流電容做為逆變電源為橋式電路提供 一個直流電壓，電抗器為平波電抗器。橋式電路為IGBT模塊或IGCT模塊或IPM模塊或GTO模塊。電網(wǎng)上設(shè)置有電壓互感器PTl和電流互感器CTl，逆變電路的直流電容旁設(shè)置有 電壓互感器PT2，逆變電路的電抗器處設(shè)置有電流互感器CT2，所有的電壓互感器與電流互 感器均連接到測量電路上?？刂齐娐方Y(jié)構(gòu)采用的是TMS320F2812芯片和CPLD組合或由TMS320F2812芯片和 F2407芯片的組合。測量電路和控制電路中的處理器均為數(shù)字信號處理器。為測量電路和控制電路供電的是電源電路，電源電路的高壓側(cè)與電網(wǎng)連接，低壓 側(cè)分別與控制電路和測量電路連接?？刂齐娐泛湍孀冸娐凡捎霉饫w觸發(fā)連接。設(shè)備投入運(yùn)行的過程先手動合上空氣開關(guān)，電源電路為測量電路和控制電路供 電，首先主接觸器Jl閉合，通過防涌流電阻對直流電容預(yù)充電。充電完畢后，閉合涌流接觸 器J2將防涌流電阻短接，然后設(shè)備開始運(yùn)行。設(shè)備退出運(yùn)行時，控制電路先封鎖對逆變電 路的驅(qū)動信號，然后控制主接觸器Jl和涌流接觸器J2依次斷開。設(shè)備的控制電路首先通 過測量電路獲得接入點(diǎn)電壓、負(fù)荷電流、設(shè)備輸出電流、補(bǔ)償后的系統(tǒng)電流、直流電容電壓 等信號，利用測量所得信號檢出負(fù)荷電流的各次諧波分量和不平衡分量，考慮到控制必然 存在誤差，為了提高補(bǔ)償?shù)男Ч贆z出補(bǔ)償后系統(tǒng)電流中的各次諧波分量和不平衡分量， 與負(fù)荷的各次諧波分量不平衡分量疊加，這就是設(shè)備的輸出電流參考信號，進(jìn)而控制電路 的數(shù)字信號處理器根據(jù)電流參考信號計算得出對逆變電路的PWM控制脈沖，并通過控制電
5路驅(qū)動逆變電路的橋式電路的電子開關(guān)器件(IGBT)，從而輸出相應(yīng)的各次諧波分量和不平 衡分量，實現(xiàn)補(bǔ)償功能。 除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的己知技術(shù)。
權(quán)利要求有源濾波裝置，其特征在于包括測量電路、控制電路和逆變電路，測量電路與控制電路連接，控制電路與逆變電路連接，逆變電路上分別并聯(lián)有高通濾波器和防涌流電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波裝置，其特征在于逆變電路包括橋式電路、直流電 容和電抗器，橋式電路與直流電容并聯(lián)，然后通過電抗器，再分別依次經(jīng)過涌流接觸器、主 接觸器、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有源濾波裝置，其特征在于防涌流電阻與涌流接觸器并 聯(lián)連接后，一端與逆變電路的電抗器連接，另一端依次經(jīng)過主接觸器、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)， 主接觸器與空氣開關(guān)之間的連線上接有避雷器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源濾波裝置，其特征在于橋式電路為三相六橋臂自換相橋 式電路，直流電容做為逆變電源為橋式電路提供一個直流電壓，電抗器為平波電抗器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源濾波裝置，其特征在于橋式電路為IGBT模塊或IGCT模 塊或IPM模塊或GTO模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有源濾波裝置，其特征在于電網(wǎng)上設(shè)置有電壓互感器和 電流互感器，逆變電路的直流電容旁設(shè)置有電壓互感器，逆變電路的電抗器處設(shè)置有電流 互感器，所有的電壓互感器與電流互感器均連接到測量電路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波裝置，其特征在于控制電路結(jié)構(gòu)采用的是 TMS320F2812芯片和CPLD組合或由TMS320F2812芯片和F2407芯片的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波裝置，其特征在于測量電路和控制電路中的處理器 均為數(shù)字信號處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波裝置，其特征在于為測量電路和控制電路供電的是 電源電路，電源電路的高壓側(cè)與電網(wǎng)連接，低壓側(cè)分別與控制電路和測量電路連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波裝置，其特征在于控制電路和逆變電路采用光纖 觸發(fā)連接。專利摘要本實用新型公開了一種有源濾波裝置，屬于一種濾波裝置，其結(jié)構(gòu)包括測量電路、控制電路和逆變電路，測量電路與控制電路連接，控制電路與逆變電路連接，逆變電路上分別并聯(lián)有高通濾波器和防涌流電阻；逆變電路包括橋式電路、直流電容和電抗器，橋式電路與直流電容并聯(lián)，然后通過電抗器，再分別依次經(jīng)過涌流接觸器、主接觸器、空氣開關(guān)接入電網(wǎng)。本實用新型的有源濾波裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有能動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率、可以瞬間提供一定有功功率來補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落和閃變、可以自動運(yùn)行、具有完善的自診斷和監(jiān)視功能、設(shè)計合理、性能優(yōu)良、工作效率高、壽命長、性價比高等特點(diǎn)。
文檔編號H02J3/18GK201726135SQ20102025477
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者孫國棟, 張鵬, 王志勝, 王英林, 程怖先 申請人:山東能發(fā)實業(yè)有限公司