專利名稱：有源電力濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
有源電力濾波裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種有源電力濾波裝置。
背景技術(shù)：
[0002]我國的電力現(xiàn)狀是電力資源欠缺，提高電力系統(tǒng)運行效率的要求日益迫切，用戶端電網(wǎng)波形畸變、三相電壓和電流不平衡等問題越來越嚴(yán)重，已經(jīng)對電網(wǎng)的供電質(zhì)量和電力設(shè)備的正常運行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。而造成此種現(xiàn)象很大部分原因是來自電網(wǎng)中的無功與諧波電流。目前的無功補償裝置基本上是以并聯(lián)電容器形式和SVC靜止無功補償裝置為主，濾波裝置主要是無源濾波器，由于SVC靜止無功補償裝置是利用可控硅晶閘管進(jìn)行換相控制，在無功變動時容易發(fā)生逆變現(xiàn)象，同時在工作過程中易產(chǎn)生大量諧波電流，基本不具備濾波功能；而常用的無源濾波裝置在長期使用后，易與系統(tǒng)諧波產(chǎn)生諧振，放大諧波電流。而近年來新推出的可用于低壓動態(tài)無功補償和濾波的APF有源電力濾波器，其工作原理是通過檢測負(fù)載回路上的電流、電壓信號，獲取負(fù)載電流諧波信號，并采用數(shù)字信號處理技術(shù)分析處理，控制IGBT絕緣柵雙極型晶體管功率單元，將反向的補償電流注入到系統(tǒng)中，與負(fù)載的諧波電流相互抵消，從而濾除負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。而在功率單元中母線電容容量較小，因功率變換器的單閉環(huán)控制問題，使變換器母線電壓波動較大，從而使得在大功率場合，易出現(xiàn)母線電壓不穩(wěn)而造成諧波治理效果不理想。發(fā)明內(nèi)容[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種有源電力濾波裝置，能夠自動跟蹤負(fù)載電流及母線電容及電壓變化，實現(xiàn)在功率單元中母線電容容量很小的情況下，仍能對無功、零序、負(fù)序和諧波電流進(jìn)行動態(tài)補償，且具有精確的可控性和穩(wěn)定性，使其補償效果無論在何種負(fù)載狀況下始終保持在理想的補償狀態(tài)。[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的方案是與三相系統(tǒng)補償線路連接的電流互感器、電壓互感器、電感電流互感器及連接于三相母線的級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器中的直流電壓互感器的輸出端接入信號調(diào)理板，構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流互感器接入與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器連接的電抗器的輸出端，監(jiān)測進(jìn)入系統(tǒng)的補償電流，電感電流互感器經(jīng)軟起接觸器、主接觸器接入三相系統(tǒng)補償線路，軟起電阻與軟起接觸器并聯(lián)；信號調(diào)理板經(jīng)數(shù)字信號控制系統(tǒng)與絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器連接，信號調(diào)理板對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行放大、濾波處理后，輸出到數(shù)字信號控制系統(tǒng)，數(shù)字信號控制系統(tǒng)經(jīng)過對接收來的數(shù)據(jù)分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊，使其產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號，促使級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器產(chǎn)生負(fù)載中所需的大小相等、相位相反的穩(wěn)定補償電流。[0005]本實用新型通過在線可測性設(shè)計計算和檢測負(fù)載回路中的電流和電壓波形、反饋的補償電流及功率變換器內(nèi)直流母線電壓，獲取負(fù)載電流的無功、諧波等信號，采用微電腦信號處理技術(shù)分析處理后，通過絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器產(chǎn)生與負(fù)載所需的大小相等、相位相反的補償型電流，從而消除負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流，補償相應(yīng)的無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減小或濾除母線系統(tǒng)諧波，可應(yīng)用于大功率場合，對工況動態(tài)反應(yīng)迅速，能提供具有可控性和穩(wěn)定性的、且可根據(jù)不同需要設(shè)置濾除諧波、補償無功、混合諧波優(yōu)先和混合無功優(yōu)先等多種模式。[0006]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，可提供精確可控和穩(wěn)定的補償電流，使得有源電力濾波器對50次以下的諧波濾除能力達(dá)到理想狀態(tài)，總諧波畸變率控制在4%以內(nèi)，電機功率因數(shù)可提高到O. 95以上，解決了大功率變負(fù)載工業(yè)領(lǐng)域下無功補償與濾波的難題，填補了中低壓大功率變負(fù)載工況下動態(tài)無功補償和諧波治理技術(shù)的空白。


[0007]圖I為本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
[0008]如圖I所示，本實用新型并接在電網(wǎng)進(jìn)線母線中。與三相系統(tǒng)補償線路連接的電流互感器I、電壓互感器2、電感電流互感器3及連接于三相母線的級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器8中的直流電壓互感器4的輸出端接入信號調(diào)理板5，構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流互感器3接入與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器8連接的電抗器9的輸出端，監(jiān)測進(jìn)入系統(tǒng)的補償電流，電感電流互感器3經(jīng)軟起接觸器12、主接觸器11接入三相系統(tǒng)補償線路，軟起電阻10與軟起接觸器12并聯(lián)；信號調(diào)理板5經(jīng)數(shù)字信號控制系統(tǒng)6、絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊7與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器8連接，信號調(diào)理板5 對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行放大、濾波處理后，輸出到數(shù)字信號控制系統(tǒng)6，數(shù)字信號控制系統(tǒng)6經(jīng)過對接收來的數(shù)據(jù)分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊7，使其產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號，促使級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器8產(chǎn)生負(fù)載中所需的大小相等、相位相反的穩(wěn)定補償電流。[0009]當(dāng)電機運行時，合上主接觸器11，有源電力濾波器通過軟起電阻10給級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器8內(nèi)的直流電容充電，當(dāng)其充電完成時，軟起接觸器12自動閉合，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1. 一種有源電力濾波裝置，其特征在于與三相系統(tǒng)補償線路連接的電流互感器(I)、電壓互感器(2)、電感電流互感器(3)及連接于三相母線的級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器(8)中的直流電壓互感器(4)的輸出端接入信號調(diào)理板(5)，構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流互感器(3)接入與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器(8)連接的電抗器(9)的輸出端，監(jiān)測進(jìn)入系統(tǒng)的補償電流，電感電流互感器(3)經(jīng)軟起接觸器(12)、主接觸器(11)接入三相系統(tǒng)補償線路，軟起電阻(10)與軟起接觸器(12)并聯(lián)；信號調(diào)理板(5)經(jīng)數(shù)字信號控制系統(tǒng)(6)、絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊(7)與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器(8)連接，信號調(diào)理板(5)對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行放大、濾波處理后，輸出到數(shù)字信號控制系統(tǒng)(6)，數(shù)字信號控制系統(tǒng)(6)經(jīng)過對接收來的數(shù)據(jù)分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊(7)，使其產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號，促使級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器(8)產(chǎn)生負(fù)載中所需的大小相等、相位相反的穩(wěn)定補償電流。
專利摘要一種有源電力濾波裝置，用于電網(wǎng)濾波的自動控制。電流互感器、電壓互感器、電感電流互感器及級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器中的直流電壓互感器的輸出端接入信號調(diào)理板，電感電流互感器接入與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器連接的電抗器輸出端，監(jiān)測進(jìn)入系統(tǒng)的補償電流，電感電流互感器經(jīng)軟起接觸器、主接觸器接入三相系統(tǒng)補償線路，軟起電阻與軟起接觸器并聯(lián)；信號調(diào)理板經(jīng)數(shù)字信號控制系統(tǒng)、絕緣柵雙極型晶體管功率驅(qū)動模塊與級聯(lián)多電平雙脈寬調(diào)制功率變換器連接。本實用新型可提供高度可控和穩(wěn)定的補償電流，使得有源電力濾波器對50次以下的諧波濾除能力達(dá)到理想狀態(tài)，總諧波畸變率控制在4%以內(nèi)，電機功率因數(shù)可提高到0.95以上。
文檔編號H02J3/18GK202817756SQ201220522819
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者王勝, 張愛華, 丁彬, 李 誠 申請人:湖北中科電氣股份有限公司