專利名稱：低壓有源電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力濾波器，尤其涉及一種低壓有源電力濾波器。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)為了確保供電的電能質(zhì)量，需要降低電網(wǎng)傳遞的無功功率和諧波電流， 一般加裝無功功率補(bǔ)償和諧波消除裝置，目前市場(chǎng)上主要以無功補(bǔ)償和無源電力濾波器為 主，但是隨著非線性負(fù)載在工業(yè)中大量使用，如變頻器、UPS電源、整流器等。使用原始的無 功補(bǔ)償設(shè)備和無源電力濾波器存在濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大容易發(fā)生諧振、只能消 除特定的幾次諧波、諧波電流增大時(shí)，濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重，可能造成濾波器過載弊端。隨 著可控制非線性負(fù)載輸出電流的有源電力濾波器的出現(xiàn)，以上弊端可以被有效的克服且不 受系統(tǒng)參數(shù)影響，可以補(bǔ)償達(dá)到2 25次諧波。如圖1所示，有源電力濾波器是在非線性 負(fù)載3和供電系統(tǒng)之間加入互感器2和低壓有源電力濾波器1，其中，互感器2用于檢測(cè)非 線性負(fù)載3的輸入電流，低壓有源電力濾波器1將互感器2檢測(cè)到的電流進(jìn)行分析，生成與 非線性負(fù)載3產(chǎn)生的諧波大小相等、方向相反的電流反饋到供電系統(tǒng)，使供電系統(tǒng)的交流 電的波形呈正弦波，從而消除諧波分量。然而，現(xiàn)有的低壓有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成 本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的低壓有源電力濾波器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種低壓有源電力濾波器，包括依次連接的 第一斷路器、無源濾波回路、第二接觸器、三相鐵芯電抗器、三個(gè)互感器構(gòu)成的電流檢測(cè)回 路、三相橋式逆變電路和儲(chǔ)能回路，以及控制回路，所述第二接觸器、所述三相鐵芯電抗器 和所述三相橋式逆變電路構(gòu)成三相電壓源式逆變回路，所述控制回路的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)與 所述第一斷路器的輸出端、所述電流檢測(cè)回路的輸出端以及所述儲(chǔ)能回路的輸出端連接， 所述控制回路的輸出端與所述三相橋式逆變電路的控制端連接。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器，所述控制回路用于提取非線性負(fù)載的負(fù)載電 流中的諧波分量，將其發(fā)送給所述三相橋式逆變電路，并根據(jù)所述電流檢測(cè)回路采集的補(bǔ) 償電流和所述儲(chǔ)能回路采集的儲(chǔ)能電壓調(diào)整向所述三相橋式逆變電路發(fā)送的諧波分量的 輸出。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器，所述三相橋式逆變電路用于根據(jù)所述諧波分 量生成與其大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流至所述三相鐵芯電抗器，其中，所述儲(chǔ)能回路用 作所述三相橋式逆變電路的電壓源。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器，所述三相鐵芯電抗器用于濾除所述三相橋式 逆變電路生成的補(bǔ)償電流中的諧波分量，并將濾波后得到的補(bǔ)償電流輸出至三相交流電 網(wǎng)。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器，所述無源濾波回路用于濾除來自所述三相鐵芯電抗器的補(bǔ)償電流中由所述三相橋式逆變電路產(chǎn)生的開關(guān)高頻分量，并將濾波處理后得 到的補(bǔ)償電流疊加到用于向非線性負(fù)載供電的三相交流電中，從而形成一個(gè)閉環(huán)的補(bǔ)償電 路；所述無源濾波回路包括第一空心電抗器、第二空心電抗器、第三空心電抗器、第三電阻、 第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、第三電容和第二斷路器，所述第一空心電抗器、 所述第二空心電抗器和所述第三空心電抗器的輸出端與所述第一接觸器的輸出端連接，所 述第一空心電抗器、所述第二空心電抗器和所述第三空心電抗器的輸入端與所述第二接觸 器的一端連接，所述第三電阻、所述第四電阻、所述第五電阻的一端對(duì)應(yīng)與所述第一電容、 所述第二電容和所述第三電容的一端串接，所述第三電阻、所述第四電阻、所述第五電阻的 另一端與所述第一空心電抗器、所述第二空心電抗器和所述第三空心電抗器的輸入端連 接，所述第一電容、所述第二電容和所述第三電容的另一端與所述第二斷路器的一端連接， 所述第二斷路器的另一端并接。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器，還包括其一端與所述無源濾波回路輸入端連 接，其另一端與所述第二接觸器的一端連接的軟啟動(dòng)單元，所述軟啟動(dòng)單元由第一充電電 阻、第二充電電阻和第一接觸器組成，所述第一接觸器的一端與所述無源濾波回路輸入端 連接，其另一端與所述第二接觸器的一端連接，所述第一充電電阻、所述第二充電電阻分別 并接于所述第一接觸器的A相和B相線路上，所述軟啟動(dòng)單元用于通過延遲所述第一接觸 器的閉合來限制啟動(dòng)電流。本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器包括依次連接的第一斷路器、無源濾波回路、 第二接觸器、三相鐵芯電抗器、三個(gè)互感器構(gòu)成的電流檢測(cè)回路、三相橋式逆變電路和儲(chǔ)能 回路，以及控制回路，第二接觸器、三相鐵芯電抗器和三相橋式逆變電路構(gòu)成三相電壓源式 逆變回路，控制回路的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)與第一斷路器的輸出端、電流檢測(cè)回路的輸出端以 及儲(chǔ)能回路的輸出端連接，控制回路的輸出端與三相橋式逆變電路的控制端連接，因此與 現(xiàn)有低壓有源電力濾波器相比其結(jié)構(gòu)簡單，從而降低了低壓有源電力濾波器的成本。

圖1為本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述參考圖2所示，本實(shí)用新型的低壓有源電力濾波器第一斷路器KG1、無源濾波回路 201、軟啟動(dòng)單元202、第二接觸器S2、三相鐵芯電抗器L4、三個(gè)互感器構(gòu)成的電流檢測(cè)回路 CT1、三相橋式逆變電路205和儲(chǔ)能回路206，以及控制回路204，第二接觸器S2、三相鐵芯電 抗器L4和三相橋式逆變電路205構(gòu)成三相電壓源式逆變回路203，控制回路204的三個(gè)輸 入端對(duì)應(yīng)與第一斷路器KG1的輸出端、電流檢測(cè)回路CT1的輸出端以及儲(chǔ)能回路206的輸 出端連接，控制回路204的輸出端與三相橋式逆變電路205的控制端連接。其中第一斷路器KG1作為用于向非線性負(fù)載供電的三相交流電的通斷開關(guān)，控制回路 204用于提取非線性負(fù)載的負(fù)載電流中的諧波分量，將其發(fā)送給三相橋式逆變電路205，并 根據(jù)電流檢測(cè)回路CT1采集的補(bǔ)償電流和儲(chǔ)能回路206采集的儲(chǔ)能電壓調(diào)整向三相橋式逆變電路205發(fā)送的諧波分量的輸出。三相橋式逆變電路205用于根據(jù)該諧波分量生成與諧波分量大小相等、方向相反 的補(bǔ)償電流至三相鐵芯電抗器L4，其中，儲(chǔ)能回路206用作三相橋式逆變電路205的電壓 源。本實(shí)施例中三相橋式逆變電路205包括第一 IGBT Q1、第二 IGBT Q2、第三IGBT Q3、第 四IGBT Q4、第五IGBT Q5、第六IGBT Q6、第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6。第一 IGBT Q1的發(fā)射極與第四IGBT Q4的集電極連接后與三相鐵芯電抗器L4的輸入端連接，第 二 IGBT Q2的發(fā)射極與第五IGBT Q5的集電極連接后與三相鐵芯電抗器L4的輸入端連接， 第三IGBT Q3的發(fā)射極與第六IGBT Q6的集電極連接后與三相鐵芯電抗器L4的輸入端連 接，第四電容C4跨接于第一 IGBT Q1的集電極和第四IGBT Q4的發(fā)射極之間，第五電容C5 跨接于第二 IGBT Q2的集電極與第五IGBT Q5的發(fā)射極之間，第六電容C6跨接于第三IGBT Q3的集電極與第六IGBTQ6的發(fā)射極之間。而儲(chǔ)能回路206包括第六電阻R6、電解電容C7、 第三接觸器S3和電壓檢測(cè)霍爾元件VT，第三接觸器S3與第六電阻R6串接，第一 IGBT Q1 的集電極、第二 IGBT Q2的集電極、第三IGBT Q3的集電極、電解電容C7的正極、第三接觸器 S3的另一端、電壓檢測(cè)霍爾元件VT的正極并接在一起，第四IGBT Q4的發(fā)射極、第五IGBT Q5的發(fā)射極、第六IGBT Q6的發(fā)射極、電解電容C7的負(fù)極、第六電阻R6的另一端、電壓檢測(cè) 霍爾元件VT的公共端并接在一起，電壓檢測(cè)霍爾元件VT的輸出端與控制回路204的一個(gè) 輸出端連接，第一 IGBT Q1的柵極、第二 IGBT Q2的柵極、第三IGBT Q3的柵極、第四IGBT Q4的柵極、第五IGBT Q5的柵極、第六IGBT Q6的柵極分別與控制回路204的另一輸出端連 接。三相鐵芯電抗器L4用于濾除三相橋式逆變電路205生成的補(bǔ)償電流中的諧波分 量，并將濾波后得到的補(bǔ)償電流輸出至三相交流電網(wǎng)。無源濾波回路201用于濾除來自三相鐵芯電抗器L4的補(bǔ)償電流中由三相橋式逆 變電路205的IGBT產(chǎn)生的開關(guān)高頻分量，并將濾波處理后得到的補(bǔ)償電流疊加到用于向 非線性負(fù)載供電的三相交流電中，從而形成一個(gè)閉環(huán)的補(bǔ)償電路。本實(shí)例的無源濾波回路 201包括第一空心電抗器L1、第二空心電抗器L2、第三空心電抗器L3、第三電阻R3、第四電 阻R4、第五電阻R5、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3和第二斷路器KG2，第一空心電 抗器L1、第二空心電抗器L2和第三空心電抗器L3的輸出端與第一接觸器KG1的輸出端連 接，第一空心電抗器L1、第二空心電抗器L2和第三空心電抗器L3的輸入端與第二接觸器 S2的一端連接，第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5的一端對(duì)應(yīng)與第一電容C1、第二電 容C2和第三電容C3的一端串接，第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5的另一端與第一 空心電抗器L1、第二空心電抗器L2和第三空心電抗器L3的輸入端連接，第一電容C1、第二 電容C2和第三電容C3的另一端與第二斷路器KG2的一端連接，第二斷路器KG2的另一端 并接。第二接觸器S2作為這個(gè)閉環(huán)補(bǔ)償回路的一部分，其受控于用于通過延遲該第二 接觸器S2的閉合時(shí)間以達(dá)到限制啟動(dòng)電流目的的軟啟動(dòng)單元202。本實(shí)例的軟啟動(dòng)單元 202由第一充電電阻R1、第二充電電阻R2和第一接觸器S1組成，第一接觸器S1的一端與 無源濾波回路201輸入端連接，其另一端與第二接觸器S2的一端連接，第一充電電阻R1、 第二充電電阻R2分別并接于第一接觸器S1的A相和B相線路上。當(dāng)?shù)谝粩嗦菲鱇G1合閘 后，電流通過第一充電電阻R1和第二充電電阻R2向直流側(cè)充電，充電完成后，第一接觸器SI吸合，第二接觸器S2隨之吸合，從而接通補(bǔ)償回路。 以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型 的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種低壓有源電力濾波器，其特征在于，包括依次連接的第一斷路器(KG1)、無源濾波回路(201)、第二接觸器(S2)、三相鐵芯電抗器(L4)、三個(gè)互感器構(gòu)成的電流檢測(cè)回路(CT1)、三相橋式逆變電路(205)和儲(chǔ)能回路(206)，以及控制回路(204)，所述第二接觸器(S2)、所述三相鐵芯電抗器(L4)和所述三相橋式逆變電路(205)構(gòu)成三相電壓源式逆變回路(203)，所述控制回路(204)的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)與所述第一斷路器(KG1)的輸出端、所述電流檢測(cè)回路(CT1)的輸出端以及所述儲(chǔ)能回路(206)的輸出端連接，所述控制回路(204)的輸出端與所述三相橋式逆變電路(205)的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓有源電力濾波器，其特征在于，所述控制回路(204)用于 提取非線性負(fù)載的負(fù)載電流中的諧波分量，將其發(fā)送給所述三相橋式逆變電路(205)，并根 據(jù)所述電流檢測(cè)回路(CT1)采集的補(bǔ)償電流和所述儲(chǔ)能回路(206)采集的儲(chǔ)能電壓調(diào)整向 所述三相橋式逆變電路(205)發(fā)送的諧波分量的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓有源電力濾波器，其特征在于，所述三相橋式逆變電路 (205)用于根據(jù)所述諧波分量生成與其大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流至所述三相鐵芯電 抗器(L4)，其中，所述儲(chǔ)能回路(206)用作所述三相橋式逆變電路(205)的電壓源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓有源電力濾波器，其特征在于，所述三相鐵芯電抗器 (L4)用于濾除所述三相橋式逆變電路(205)生成的補(bǔ)償電流中的諧波分量，并將濾波后得 到的補(bǔ)償電流輸出至三相交流電網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓有源電力濾波器，其特征在于，所述無源濾波回路(201) 用于濾除來自所述三相鐵芯電抗器(L4)的補(bǔ)償電流中由所述三相橋式逆變電路(205)產(chǎn) 生的開關(guān)高頻分量，并將濾波處理后得到的補(bǔ)償電流疊加到用于向非線性負(fù)載供電的三相 交流電中，從而形成一個(gè)閉環(huán)的補(bǔ)償電路；所述無源濾波回路(201)包括第一空心電抗器 (L1)、第二空心電抗器(L2)、第三空心電抗器(L3)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電 阻(R5)、第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)和第二斷路器(KG2)，所述第一空心 電抗器(L1)、所述第二空心電抗器(L2)和所述第三空心電抗器(L3)的輸出端與所述第一 接觸器(KG1)的輸出端連接，所述第一空心電抗器(L1)、所述第二空心電抗器(L2)和所述 第三空心電抗器(L3)的輸入端與所述第二接觸器(S2)的一端連接，所述第三電阻(R3)、所 述第四電阻(R4)、所述第五電阻(R5)的一端對(duì)應(yīng)與所述第一電容(C1)、所述第二電容(C2) 和所述第三電容(C3)的一端串接，所述第三電阻(R3)、所述第四電阻(R4)、所述第五電阻 (R5)的另一端與所述第一空心電抗器(L1)、所述第二空心電抗器(L2)和所述第三空心電 抗器(L3)的輸入端連接，所述第一電容(C1)、所述第二電容(C2)和所述第三電容(C3)的 另一端與所述第二斷路器(KG2)的一端連接，所述第二斷路器(KG2)的另一端并接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓有源電力濾波器，其特征在于，還包括其一端與所述無 源濾波回路(201)輸入端連接，其另一端與所述第二接觸器(S2)的一端連接的軟啟動(dòng)單 元(202)，所述軟啟動(dòng)單元(202)由第一充電電阻(R1)、第二充電電阻(R2)和第一接觸器 (S1)組成，所述第一接觸器(S1)的一端與所述無源濾波回路(201)輸入端連接，其另一端 與所述第二接觸器(S2)的一端連接，所述第一充電電阻(R1)、所述第二充電電阻(R2)分別 并接于所述第一接觸器(S1)的A相和B相線路上，所述軟啟動(dòng)單元(202)用于通過延遲所 述第一接觸器(S1)的閉合來限制啟動(dòng)電流。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低壓有源電力濾波器包括依次連接的第一斷路器、無源濾波回路、第二接觸器、三相鐵芯電抗器、三個(gè)互感器構(gòu)成的電流檢測(cè)回路、三相橋式逆變電路和儲(chǔ)能回路，以及控制回路，第二接觸器、三相鐵芯電抗器和三相橋式逆變電路構(gòu)成三相電壓源式逆變回路，控制回路的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)與第一斷路器的輸出端、電流檢測(cè)回路的輸出端以及儲(chǔ)能回路的輸出端連接，控制回路的輸出端與三相橋式逆變電路的控制端連接，因此與現(xiàn)有低壓有源電力濾波器相比其結(jié)構(gòu)簡單，從而降低了低壓有源電力濾波器的成本。
文檔編號(hào)H02J3/01GK201758287SQ20102050281
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者李向軍, 李鵬飛 申請(qǐng)人:北京金恒科訊節(jié)能科技有限公司