專利名稱：混合有源電力濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于消除電網(wǎng)諧波和進行無功補償?shù)牟⒙?lián)型的一種混合有源電力濾波裝置。
背景技術(shù)：
如何更有效的節(jié)能已經(jīng)是目前各行業(yè)都在關(guān)注的問題，有效合理的使用能源是促進企業(yè)發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟增長質(zhì)量，增加效益的有效途徑。近年來，由于IGBT、MOSFET等大功率電力電子器件的廣泛應(yīng)用，如高中頻感應(yīng)加熱爐、變頻器、電解電鍍設(shè)備等非線性負(fù)載及交流電焊機、壓力機、煉鋼電弧爐等沖擊性負(fù)載在電網(wǎng)中使用越來越廣泛，由于這些設(shè)備的非線性及沖擊性導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生了大量的電力諧波，諧波的存在增加了線損和用戶設(shè)備的損耗，降低了電能質(zhì)量，使得功率因數(shù)下降，而且還會危機設(shè)備本身的正常運行，使電力設(shè)備過熱、提前老化，嚴(yán)重的導(dǎo)致設(shè)備燒毀。按供電要求進行的補償大部分采用集中固定式補償，不能根據(jù)用電負(fù)荷的變化及時的進行快速調(diào)整，由于用電設(shè)備通常處于線路的末端，導(dǎo)致線路上的電能損耗過大，補償效果比較差。同時集中補償往往控制電路簡單，不能快速檢測分析線路諧波含量，沒有相應(yīng)的諧波處理措施，不僅不控制諧波含量，還有可能進一步造成諧波被放大，影響設(shè)備安全有效的使用及壽命。
發(fā)明內(nèi)容針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種混合有源電力濾波裝置，通過微電腦邏輯程序控制技術(shù)控制大功率、高耐壓、無噪音、長壽命，有效解決電子智能控制器動態(tài)平滑切換電力補償電容器及濾波電抗器，達到抑制諧波、補償無功的問題。本實用新型解決的技術(shù)方案是，包括電流互感器、電壓互感器、微處理器、高壓電子開關(guān)和通訊接口，電流互感器與電壓互感器分別裝在三相輸入線路A、B、C上，并與電能數(shù)字處理器相連，三相輸入線路A、B、C上裝有電源接觸器，電源接觸器與驅(qū)動器相連，電能數(shù)字處理器與微處理器相連，三相輸入線路A、B、C經(jīng)電流互感器與濾波電抗器和濾波電流電壓采集器相連，微處理器分別同濾波電流電壓采集器、隔離器相連，微處理器上裝有插口 RS485、鍵盤、液晶顯示屏，隔離器與驅(qū)動器相連，驅(qū)動器與高壓電子開關(guān)相連，高壓電子開關(guān)上裝有電力電容器組，濾波電抗器分別與高壓電子開關(guān)、驅(qū)動器相連。本實用新型與傳統(tǒng)的單純依靠機械開關(guān)切換補償電容的無功補償技術(shù)相比，本裝置不僅消除噪聲污染而且節(jié)能效率有明顯提高。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框示圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細(xì)說明。由圖1所示，本實用新型包括電流互感器、電壓互感器、微處理器、高壓電子開關(guān)和通訊接口，電流互感器14與電壓互感器15分別裝在三相輸入線路A、B、C上，并與電能數(shù)字處理器2相連，三相輸入線路A、B、C上裝有電源接觸器13，電源接觸器13與驅(qū)動器7 相連，電能數(shù)字處理器2與微處理器1相連，三相輸入線路A、B、C經(jīng)互感器16與濾波電抗器4和濾波電流電壓采集器3相連，微處理器1分別同濾波電流電壓采集器3、隔離器8相連，微處理器1上裝有插口 RS485 17、鍵盤9、液晶顯示屏10，隔離器與8驅(qū)動器7相連， 驅(qū)動器7與高壓電子開關(guān)5相連，高壓電子開關(guān)5上裝有電力電容器組6，濾波電抗器4分別與高壓電子開關(guān)5、驅(qū)動器7相連。為了保證使用效果，所述的微處理器1上裝有風(fēng)扇11和溫度傳感器12 ；所述的電流互感器14是由第一電流互感器A、第二電流互感器B、第三電流互感器C組成；所述的電壓互感器15是由第一電壓互感器A、第二電壓互感器B、第三電壓互感器C組成；所述的互感器16是由第一互感器U、第二互感器V、第三互感器W組成；所述的電能數(shù)字處理器、濾波電流電壓采集器、濾波電抗器、電力電容器組、高壓電子開關(guān)、驅(qū)動器、隔離器和微處理裝在同一殼體內(nèi)。在具體實施時，所述的電能數(shù)字處理器的輸入端和輸出端分別與電流互感器相應(yīng)的輸出端和輸入端連接；所述的電能數(shù)字處理器的輸入端和輸出端分別與電壓互感器相應(yīng)的輸出端和輸入端連接；微處理器的另一輸入端與濾波電流采集器相應(yīng)的輸出端連接；微處理器的另一輸出端與隔離器相應(yīng)的輸入端連接；微處理器的另一輸出端與RS485相應(yīng)的輸入端連接；隔離器的另一輸出端與驅(qū)動器相對應(yīng)的輸入端連接；濾波電抗器輸出端與高壓電子開關(guān)相對應(yīng)的輸入端相連接；高壓電子開關(guān)輸出端與電力電容器組的輸入端連接； 驅(qū)動器的另一輸出端與高壓電子開關(guān)相對應(yīng)的輸入端連接。由上述結(jié)構(gòu)給出，在混合有源電力濾波裝置的三相輸入回路上，裝接有源電力濾波數(shù)字處理控制電路；在電能處理芯片與電壓采集電路上通過MCU通訊接口電路進行數(shù)據(jù)交換。在所述三相輸入線路上A、B、C裝接有電流互感器A、B、C、及電壓監(jiān)測電路，采集到的電流和電壓信號通過電能數(shù)字處理芯片與微處理器進行數(shù)據(jù)處理。在以上所述的三相電路上接有另一采樣系統(tǒng)，它通過互感器U、V、W、濾波電流電壓采樣電路、濾波電抗器、高壓電子開關(guān)、電力電容器組、連接在一起。電流互感器U、V、W采集三相濾波電流，電壓采樣電路采集三相濾波電壓后通過微處理器進行信號數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過微處理器進行數(shù)據(jù)比較運算后得出最佳濾波開關(guān)指令控制高壓電子開關(guān)切換電力電容器組，最終達到一種理想的線性濾波電路模式。微電腦處理器將采集到理想線性濾波電路模式的信號進行解析、定性，然后根據(jù)當(dāng)前線路運行狀態(tài)進行動態(tài)平滑切換電力電容器與濾波電抗器，濾除電網(wǎng)中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，從而達到抑制諧波，補償無功的目的。微處理器1是混合有源電力濾波裝置主要數(shù)據(jù)控制芯片。微處理器通過電能數(shù)字處理2、濾波電壓電流采集電路3、采集到三相主干線的交流電流信號、電壓信號與濾波交流電流信號、電壓信號，通過微處理器1進行分析處理。溫度傳感器1連接濾波電流電壓采集器3。微處理器1連接電能數(shù)字處理器2即微處理器通過通訊接口電路與電能數(shù)字處理芯片進行數(shù)據(jù)交換。電能數(shù)字處理器連接電流互感器14，當(dāng)電流互感器采集到主干線的電流后經(jīng)過電能數(shù)字處理芯片數(shù)據(jù)處理經(jīng)過通訊接口的輸出端傳送到微處理器。電能數(shù)字處理器(芯片)2分別連接電壓互感器15。電壓互感器采集到的電壓傳送到電能數(shù)字處理器2 進行數(shù)據(jù)分析處理。濾波電流電壓采集器(電路)3分別連接互感器16的U、V、W的電流后傳送到微處理器進行處理。互感器U、V、W分別連接濾波電抗器的輸入端，濾波電抗器4并接在三相輸入電路上，濾波電抗器4經(jīng)過高壓電子開關(guān)5與電力電容器組6連接。微處理器的輸出端與隔離電路的輸入端連接。隔離電路的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接。驅(qū)動器的輸出端與濾波電抗器輸入端連接。驅(qū)動電路的輸出端連接高壓電子開關(guān)的輸入端。驅(qū)動電路的輸出端連接電源接觸器的輸入端。即微處理器輸出控制信號經(jīng)過隔離器(電路)進行光電隔離后控制驅(qū)動電路驅(qū)動電源接觸器通斷，通過高壓電子開關(guān)控制濾波電抗器與電力電容器組進行有效切換，以達到動態(tài)無功補償與濾除諧波的目的。微處理器13連接RS485通訊電路進行RS485接口電平的轉(zhuǎn)換。微處理器1連接鍵盤，進行鍵盤操作檢測。微處理器1連接風(fēng)扇通過檢測溫度控制風(fēng)扇運轉(zhuǎn)。微處理器連接溫度傳感器 12，通過溫度傳感器檢測箱體溫度，控制風(fēng)扇與超溫報警。微處理器連接LCD液晶觸摸顯示屏10用于數(shù)據(jù)顯示與觸摸操作。采用電能數(shù)字處理器2 (為電能數(shù)字處理DSP芯片)，快速高效檢測當(dāng)前線路的電力狀態(tài)對線路造成的污染信號，采用大功率、高速、高耐壓新型電子智能控制器為瞬間通斷的開關(guān)元件，具有動態(tài)性能好，無噪聲，壽命長，速度高等特點，可以快速高效的調(diào)整濾波狀態(tài)濾除電網(wǎng)中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，達到抑制諧波，補償無功的目的。在所述電子三相輸入線路上A、B、C裝接有電流互感器A、B、C及電壓采集器，當(dāng)采集到的電流和電壓信號后通過電能數(shù)字處理器處理后通過通訊接口電路與微處理器進行數(shù)據(jù)交換。三相電路補償濾波回路通過互感器U、V、W、濾波電抗器、高壓電子開關(guān)、電力電容器組、電壓采集電路、連接在一起?；ジ衅鱑、v、w采集濾波補償電流，電壓采樣電路采集濾波電壓后通過微處理器進行信號處理，然后由微處理器通過隔離電路、驅(qū)動電路控制高壓電子開關(guān)動態(tài)切換電力電容器組，最終達到理想的線性濾波及無功補償。在混合有源電力濾波裝置的回路上，連接有微處理器，微處理器通過電能數(shù)字處理系統(tǒng)、濾波電壓電流采集電路、濾波電抗器采集到三相主干線的電流、電壓、通過微處理器進行分析處理?？傊緦嵱眯滦筒捎梦㈦娔X(microcontroller，MCU)邏輯程序控制技術(shù)，實時檢測補償對象的電壓和電流、諧波分量，經(jīng)高速信號處理器采樣運算計算出各種電能參數(shù)；采用大功率、高耐壓新型電子智能控制器為瞬間通斷的開關(guān)元件，根據(jù)當(dāng)前線路運行狀態(tài)動態(tài)平滑切換補償電容器與濾波電抗器，濾除電網(wǎng)中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，從而達到抑制諧波，補償無功的目的。
權(quán)利要求1.一種混合有源電力濾波裝置，包括電流互感器、電壓互感器、微處理器、高壓電子開關(guān)和通訊接口，其特征在于電流互感器(14)與電壓互感器(15 )分別裝在三相輸入線路A、 B、C上，并與電能數(shù)字處理器(2)相連，三相輸入線路A、B、C上裝有電源接觸器(13)，電源接觸器(13)與驅(qū)動器(7)相連，電能數(shù)字處理器(2)與微處理器(1)相連，三相輸入線路A、 B、C經(jīng)互感器(16)與濾波電抗器(4)和濾波電流電壓采集器(3)相連，微處理器(1)分別同濾波電流電壓采集器(3)、隔離器(8)相連，微處理器(1)上裝有插口 RS485 (17)、鍵盤 (9)、液晶顯示屏(10)，隔離器與(8)驅(qū)動器(7)相連，驅(qū)動器(7)與高壓電子開關(guān)(5)相連， 高壓電子開關(guān)(5)上裝有電力電容器組(6)，濾波電抗器(4)分別與高壓電子開關(guān)(5)、驅(qū)動器(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波裝置，其特征在于，所述的微處理器(1)上裝有風(fēng)扇(11)和溫度傳感器(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波裝置，其特征在于，所述的電流互感器(14)是由第一電流互感器A、第二電流互感器B、第三電流互感器C組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波裝置，其特征在于，所述的電壓互感器(15)是由第一電壓互感器A、第二電壓互感器B、第三電壓互感器C組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波裝置，其特征在于，所述的互感器(16)是由第一互感器U、第二互感器V、第三互感器W組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合有源電力濾波裝置，其特征在于，所述的電能數(shù)字處理器、濾波電流電壓采集器、濾波電抗器、電力電容器組、高壓電子開關(guān)、驅(qū)動器、隔離器和微處理裝在同一殼體內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及混合有源電力濾波裝置，有效解決電子智能控制器動態(tài)平滑切換電力補償電容器及濾波電抗器，達到抑制諧波、補償無功的問題，其結(jié)構(gòu)是，電流互感器與電壓互感器分別裝在三相輸入線路上，并與電能數(shù)字處理器相連，三相輸入線路上裝有與驅(qū)動器相連的電源接觸器，電能數(shù)字處理器與微處理器相連，三相輸入線路經(jīng)電流互感器與濾波電抗器和濾波電流電壓采集器相連，微處理器分別同濾波電流電壓采集器、隔離器相連，微處理器上裝有插口RS485、鍵盤、液晶顯示屏，隔離器與驅(qū)動器相連，驅(qū)動器與高壓電子開關(guān)相連，高壓電子開關(guān)上裝有電力電容器組，濾波電抗器分別與高壓電子開關(guān)、驅(qū)動器相連，本實用新型不僅消除噪聲污染而且節(jié)能效率有明顯提高。
文檔編號H02J3/18GK202111473SQ201120173968
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者孫皆寬, 馬富朋 申請人:河南海泰科技有限公司