一種低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種電能質(zhì)量治理裝置，尤其設(shè)及一種高性能低壓電能質(zhì)量?jī)?yōu)化 控制及治理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)用戶需要處理的電能質(zhì)量問題，主要是功率因數(shù)問題、諧波問題W及電壓瞬 變問題。針對(duì)該些問題的治理手段有好幾種，比如電容補(bǔ)償、調(diào)諧補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)投切補(bǔ)償、無源 濾波、有源濾波等等。每種手段主要針對(duì)某個(gè)方面的問題治理，但同時(shí)會(huì)影響到其他方面， 或者會(huì)產(chǎn)生不利影響，或者會(huì)有順帶的幫助作用。所W，治理電能質(zhì)量問題，應(yīng)該把幾個(gè)方 面一起考慮，免得分別治理的時(shí)候彼此產(chǎn)生干擾沖突，或者重復(fù)浪費(fèi)。
[0003] 產(chǎn)生諧波的原理和不同諧波源諧波的危害：線性負(fù)載，例如純電阻負(fù)載，其工作電 流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負(fù)載，例如斬波直流負(fù)載，其工作電流是 非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負(fù)載的電流/電壓只含有基波（50Hz)，沒有或只有極小的諧波成 分，而非線性負(fù)載會(huì)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生可觀的諧波。諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形 的崎變，崎變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負(fù)載產(chǎn)生睹峭有脈沖型電流，而 不是平滑的正弦波電流，該種脈沖中的諧波電流引起電網(wǎng)電壓崎變，形成諧波分量，進(jìn)而導(dǎo) 致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負(fù)載產(chǎn)生更多的諧波電流。計(jì)算機(jī)是此類非線性負(fù)載之一，像絕大多 數(shù)辦公室電子設(shè)備一樣，計(jì)算機(jī)裝有一個(gè)二級(jí)管/電容型的供電電源，該類供電電源僅在 交流正弦波電壓的峰值處產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生大量的=次諧波電流（150化）。其它產(chǎn)生諧波 電流的設(shè)備主要有；電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器，固態(tài)回?zé)崞鳎推渌恍┊a(chǎn)生非正弦變化電流的設(shè) 備。
[0004] 巧光燈照明系統(tǒng)也是一個(gè)重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，S次 諧波的典型值約為基波（50Hz)值的13%-20%，而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至 高達(dá)80%。非線性負(fù)載所產(chǎn)后的諧波電流會(huì)影響電力系統(tǒng)的多個(gè)工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中 性線，還有電動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)和電容器等。諧波電流會(huì)導(dǎo)致變壓器，電動(dòng)機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的運(yùn) 行溫度（K參數(shù))嚴(yán)重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起)不僅會(huì)使導(dǎo)線溫度升 高，造成絕緣損壞，而且會(huì)在=相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱。無功補(bǔ)償電容 器會(huì)因電網(wǎng)電壓諧波崎變而產(chǎn)生過熱，諧波將導(dǎo)致嚴(yán)重過流；另外，電容器還會(huì)與電力系統(tǒng) 中的電感性無件形成諧振電路，該將導(dǎo)致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴(yán)重故障。照明 裝置的啟輝電容器對(duì)于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的，啟輝電容器的頻繁損壞顯 示了電網(wǎng)中存在諧波的影響。諧波還會(huì)引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電 力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)（EMS)和時(shí)鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會(huì)使電力測(cè)量表 計(jì)，有功需量表和電度表的計(jì)量誤差增大。
[0005] 有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置，W滿足實(shí)際應(yīng)用 需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低壓高性 能電能質(zhì)量治理裝置，該裝置能夠從被補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，然后通過電力電子開 關(guān)器件，采用脈寬調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流，從而消除電 網(wǎng)中的諧波，使之只含有基波分量。
[0007] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是；一種低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置，該裝置包 括由IGBT模塊組成的功率單元、控制單元、高通支路單元、散熱單元、進(jìn)線避雷器和斷路 器，其特征在于JGBT模塊組成的功率單元分別與控制單元相連；控制單元是由FPGA巧片 和驅(qū)動(dòng)部分組成；高通支路單元是由低損耗電抗器和抗諧波電容器組成；散熱單元由侶合 金散熱器和軸流風(fēng)機(jī)組成。
[000引如上所述的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置，其特征在于追制單元的FPGA巧片采 用美國(guó)xilinx巧片；驅(qū)動(dòng)部分采用瑞±concopt公司中大功率控制器，該驅(qū)動(dòng)具有W下特 點(diǎn)開關(guān)頻率從DC到大于100曲Z;占空比從0到100% ;能抗dv/化大于100V。
[0009] 如上所述的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置，其特征在于：散熱單元的侶合金散熱 器采用超導(dǎo)技術(shù)；軸流風(fēng)機(jī)采用德國(guó)邸M風(fēng)機(jī)。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果是；本實(shí)用新型裝置對(duì)各次諧波均能有效抑制，補(bǔ)償特性 不受電網(wǎng)阻抗的影響，可同時(shí)補(bǔ)償無功功率包括動(dòng)態(tài)無功功率，消除負(fù)序電流，抑制閃變， 調(diào)節(jié)平衡=相不平衡電壓。是未來解決諧波污染的最重要途徑。
[0011] 該裝置的產(chǎn)品特點(diǎn)及先進(jìn)性體現(xiàn)在：
[0012] 1)濾除的諧波次數(shù)范圍廣，可濾除2~50次諧波。既可濾波除特征諧波，也可濾 除非特征諧波；
[0013] 2)諧波濾除率高。在額定功率下，諧波電流濾除率可高達(dá)95% ;
[0014] 3)響應(yīng)速度快。諧波補(bǔ)償電流完全響應(yīng)時(shí)間小于10ms;
[0015] 4)可單相動(dòng)態(tài)注入補(bǔ)償電流，改善系統(tǒng)=相不平衡；
[0016] 5)兼具濾波及無功補(bǔ)償(感性或容性）功能，亦可單獨(dú)設(shè)置為濾波或補(bǔ)償功能；
[0017] 6)可設(shè)定輸出或最大100%限流輸出，保證裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，無設(shè)備過載之憂；
[0018]7)自動(dòng)消除諧振，無與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振之憂，保障設(shè)備及系統(tǒng)安全運(yùn)行；
[001引 8)設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)單，安裝、操作和維護(hù)簡(jiǎn)單；
[0020] 9)模塊化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展；
[0021] 10)保護(hù)措施完善，具有系統(tǒng)電壓過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)；輸出過流保護(hù)；過熱保護(hù)； 控制電壓欠壓保護(hù)等；
[0022] 11)采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的工作原理圖。
[0024] 圖2為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[00巧]圖3為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖4為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的控制單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖5為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的功率單元外形結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖6為本實(shí)用新型的低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置的功率單元安裝接線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但 本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可W對(duì)本實(shí)用新型作各種 改動(dòng)或修改，該些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0030] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種低壓高性能電能質(zhì)量治理裝置作進(jìn)一 步描述。
[0031] 該裝置利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，研制而 成的新型電