一種帶保護(hù)的有源電力濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，包括驅(qū)動(dòng)電路、控制器、電流檢測(cè)電路、外部三相輸入電路、濾波主電路，還包括保護(hù)電路，其接于濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的節(jié)點(diǎn)；保護(hù)電路包括：泄流電路，接于濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的節(jié)點(diǎn)，用于濾波主電路中產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流過(guò)大時(shí)電路的泄流；報(bào)警電路，接于泄流電路，用于產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流時(shí)電路的報(bào)警提示；延時(shí)跳斷電路，包括時(shí)間繼電器線(xiàn)圈和三個(gè)時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)，所述時(shí)間繼電器線(xiàn)圈一端接于報(bào)警電路，另一端接地。采取加設(shè)這樣一個(gè)保護(hù)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可以有效的保護(hù)有源電力濾波器中IGBT開(kāi)關(guān)的不會(huì)失效損壞。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種帶保護(hù)的有源電力濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種有源電力濾波器，更具體地說(shuō)，它涉及一種帶保護(hù)的有源電力濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]有源電力濾波器(APF)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。是采用現(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)制成的新型電力諧波治理專(zhuān)用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線(xiàn)路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。
[0003]現(xiàn)在市場(chǎng)上最常見(jiàn)的是:并聯(lián)型有源濾波電器，其電路包括驅(qū)動(dòng)電路、控制器、電流檢測(cè)電路、外部三相輸入電路、濾波主電路和保護(hù)電路。保護(hù)電路檢測(cè)電路中過(guò)流過(guò)壓的情況，并通過(guò)快速關(guān)斷裝置對(duì)整個(gè)濾波器電源進(jìn)行關(guān)斷，其中外部三相輸入電路有三個(gè)互感器組成，分別原邊繞組同名端接于外部三相電路，其命名分別為X相外部三相輸入電路、Y相外部三相輸入電路、Z相外部三相輸入電路，異名端接外部負(fù)載，三個(gè)互感器的副邊繞組與濾波主電路連接。濾波主電路由防止電壓跳變的濾波阻抗、由六個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)組成的三相橋式整流電路，而且在六個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)上分別設(shè)置有六個(gè)快速二極管，分為三個(gè)濾波電路，X相濾波電路、Y相濾波電路、Z相濾波電路。用于IGBT開(kāi)關(guān)的死區(qū)保護(hù)。濾波主電路的IGBT開(kāi)關(guān)組的導(dǎo)通和關(guān)斷由控制器控制，控制器通過(guò)電流檢測(cè)電路(高通濾波電路)檢測(cè)到諧波，通過(guò)其運(yùn)算轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路控制濾波主電路IGBT開(kāi)關(guān)的通斷。
[0004]但是這種有源濾波器相對(duì)自我保護(hù)能力較差，IGBT會(huì)因?yàn)檩^大的電流跳變發(fā)生短路，產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流一一在關(guān)斷時(shí)電流變化率di/dt過(guò)大。漏感及引線(xiàn)電感的存在，將導(dǎo)致IGBT集電極過(guò)電壓，而在器件內(nèi)部產(chǎn)生擎住效應(yīng)，使IGBT鎖定失效。同時(shí)，較高的過(guò)電壓會(huì)使IGBT擊穿。IGBT由于上述原因進(jìn)入放大區(qū)，使管子開(kāi)關(guān)損耗增大，雖然接有防止電流跳變的濾波裝置和保護(hù)電路，但是在主電路中遇到持續(xù)時(shí)間較短的浪涌電流或者尖峰電流時(shí)，這時(shí)候保護(hù)電路無(wú)需關(guān)斷就可以通過(guò)泄流完成對(duì)有源電力濾波器的保護(hù)，那么在保護(hù)電路出現(xiàn)錯(cuò)誤跳電的情況，會(huì)導(dǎo)致有源濾波器濾波工作停止，造成不必要的損失，而且傳統(tǒng)保護(hù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也相對(duì)較高，所以對(duì)濾波主電路的保護(hù)是目前市場(chǎng)上的有源電流濾波器仍有欠缺之處。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶保護(hù)的有源電力濾波器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，包括驅(qū)動(dòng)電路、控制器、電流檢測(cè)電路、外部三相輸入電路、濾波主電路和保護(hù)電路，耦接于濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的結(jié)點(diǎn)；所述保護(hù)電路包括:泄流電路，耦接于所述濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的結(jié)點(diǎn)，用于濾波主電路中產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流過(guò)大時(shí)電路的泄流；報(bào)警電路，耦接于泄流電路，用于產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流時(shí)電路的報(bào)警提示；延時(shí)跳斷電路，包括控制組，一端耦接于報(bào)警電路，另一端耦接地；用于對(duì)過(guò)壓過(guò)流情況持續(xù)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，被控開(kāi)關(guān)組，響應(yīng)于控制組，同時(shí)耦接于外部三相輸入電路和濾波主電路之間，用于斷開(kāi)濾波主電路和外部電路之間的連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:一旦外部三相輸入電路中有過(guò)電壓、浪涌、尖峰電流等情況，就可以通過(guò)接在外部三相輸入電路中的泄流電路泄流，使電壓趨于正常，在泄流的同時(shí)，接于泄流電路中的報(bào)警電路報(bào)警提示，便于使用人員及時(shí)檢查維修，提高了濾波器的安全性。如果泄流電路在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成泄流，而且又無(wú)人員維修，延時(shí)跳斷電路將會(huì)跳斷，從電網(wǎng)中屏蔽有源電力濾波器，起到一個(gè)較好的保護(hù)效果。
[0008]本實(shí)用新型可以進(jìn)一步設(shè)置為:所述泄流電路包括:第一泄流組，其一端耦接于X相外部三相輸入電路；用于X相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流；第二泄流組，其一端耦接于Y相外部三相輸入電路；用于Y相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流；第三泄流組，其一端耦接于Z相外部三相輸入電路；用于Z相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流。采用三組泄流組，X、Y、Z三相都可以分別泄流，從而大大提高了整個(gè)保護(hù)電路的安全性。
[0009]本實(shí)用新型可以進(jìn)一步設(shè)置為:所述第一泄流組包括:第一雙向TVS管，其一端耦接于X相外部三相輸入電路，另一端耦接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。所述第二泄流組包括:第二雙向TVS管，其一端耦接于Y相外部三相輸入電路，另一端耦接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。所述第三泄流組包括:第三雙向TVS管，其一端耦接于Z相外部三相輸入電路，另一端耦接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度(最高達(dá)1*10-12秒)使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。TVS的反應(yīng)速度絕對(duì)比RC回路快的多10S-12S，可不用考慮TVS的擊穿電壓VBR，反向臨界電壓VWM，最大峰值脈沖電流IPP和最大箝位電壓VC及峰值脈沖功率PP，利用TVS管的特性可以更好的提升整體電路的防護(hù)性能。
[0010]本實(shí)用新型可以進(jìn)一步設(shè)置為:所述報(bào)警電路包括:第一發(fā)光二極管，其陽(yáng)極耦接于泄流電路，其陰極耦接于控制組一端；第二發(fā)光二極管，其陰極耦接于泄流電路和第一發(fā)光二極管陽(yáng)極，其陽(yáng)極耦接控制組一端和第一發(fā)光二極管陰極。采用發(fā)光二極管這種并聯(lián)反接的雙向二極管，可以在泄流時(shí)起到一個(gè)較好的報(bào)警的作用，又降低了報(bào)警電路的成本。
[0011]本實(shí)用新型可以進(jìn)一步設(shè)置為:所述控制組包括:延時(shí)繼電器線(xiàn)圈，一端耦接于第一發(fā)光二極管陰極和第二發(fā)光二極管陽(yáng)極，另一端耦接于地，位置設(shè)置在所述被控開(kāi)關(guān)組附近。
[0012]本實(shí)用新型可以進(jìn)一步設(shè)置為:所述被控開(kāi)關(guān)組包括:第一延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端耦接于X相外部三相輸入電路，另一端耦接于X相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈；第二延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端耦接于Y相外部三相輸入電路，另一端耦接于Y相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈；第三延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端耦接于Z相外部三相輸入電路，另一端耦接于Z相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為傳統(tǒng)串聯(lián)型有源濾波電路電路圖；
[0014]圖2為帶保護(hù)功能的串聯(lián)型有源濾波電路電路圖；
[0015]圖3為保護(hù)電路的放大圖；
[0016]1、外部三相輸入電路；2、濾波主電路；3、保護(hù)電路:3.1、泄流電路；3.2、報(bào)警電路；3.3、延時(shí)跳斷電路；TVS1、第一雙向TVS管；TVS2、第二雙向TVS管；TVS3、第三雙向TVS管；D1、第一發(fā)光二極管；D2、第二發(fā)光二極管；KT、時(shí)間繼電器線(xiàn)圈；kt、時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)。

【具體實(shí)施方式】
[0017]參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，包括驅(qū)動(dòng)電路、控制器、電流檢測(cè)電路、外部三相輸入電路1、濾波主電路2，還包括保護(hù)電路3，接于濾波主電路2和外部三相輸入電路I之間形成的節(jié)點(diǎn)；上述保護(hù)電路3包括:
[0019]泄流電路3.1，接于濾波主電路2和外部三相輸入電路I之間形成的節(jié)點(diǎn)，由三個(gè)雙向TVS管，第一雙向TVS管，其一端接于X相外部三相輸入電路，另一端接于報(bào)警電路3.2，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。第二雙向TVS管，其一端接于Y相外部三相輸入電路，另一端接于報(bào)警電路3.2，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。第三雙向TVS管，其一端接于Z相外部三相輸入電路，另一端接于報(bào)警電路3.2，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。上述TVS管耐壓值為600V，一旦有尖峰電流或者浪涌電流時(shí)，外部三相電路接線(xiàn)端子上的電壓就會(huì)高于600V，雙向TVS管就會(huì)導(dǎo)通，并在兩端產(chǎn)生一個(gè)較低的鉗位電壓，并對(duì)外部三相輸入電路中產(chǎn)生的電流尖峰或者浪涌電流進(jìn)行泄流，從而起到對(duì)濾波主電路中的IGBT較好的保護(hù)效果，如果電路中出現(xiàn)持續(xù)過(guò)壓或者過(guò)流的狀態(tài)，那么雙向TVS管持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)，泄流。一旦泄流完成，TVS管就不再工作，所接的報(bào)警電路3.2和延時(shí)跳電電路3.3不會(huì)再有電流流過(guò)。
[0020]報(bào)警電路3.2，第一發(fā)光二極管D1，其陽(yáng)極接于泄流電路3.1，其陰極接于時(shí)間繼電器KT開(kāi)關(guān)一端；第二發(fā)光二極管D2，其陰極接于泄流電路和第一發(fā)光二極管Dl陽(yáng)極，其陽(yáng)極接時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)一端和第一發(fā)光二極管陰極，如果出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流、浪涌電路等情況上述任意一個(gè)雙向TVS管導(dǎo)通，報(bào)警電路3.2中都會(huì)有電流流過(guò)，如果電壓為正半周，那么第一發(fā)光二極管導(dǎo)通，如果電壓為負(fù)半軸，那么第二發(fā)光二極管導(dǎo)通，這樣能起到一個(gè)較好的報(bào)警效果，如果沒(méi)有過(guò)壓過(guò)流的情況，雙向TVS管不導(dǎo)通，那么報(bào)警電路中沒(méi)有電流流過(guò)，上述兩個(gè)發(fā)光二極管就處于關(guān)斷狀態(tài)，工作人員能從二極管燈光上判斷出外部三相輸入電路工作是否正常。
[0021]延時(shí)跳斷電路3.3，包括一個(gè)時(shí)間繼電器KT，型號(hào)設(shè)為DH48S，其包括時(shí)間繼電器線(xiàn)圈KT和三個(gè)時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)kt，所述時(shí)間繼電器線(xiàn)圈一端接于報(bào)警電路3.2，另一端接地。所述三個(gè)時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)設(shè)置為常閉，接于外部三相輸入電路I和濾波主電路2之間，當(dāng)上述任意一個(gè)二極管導(dǎo)通時(shí)時(shí)間繼電器線(xiàn)圈中有電流流過(guò)開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間可設(shè)置為I秒。當(dāng)I秒后仍然無(wú)法完成泄流工作(也就是過(guò)壓情況無(wú)法好轉(zhuǎn))，那么即判斷外部三相輸入電路損壞或者錯(cuò)接導(dǎo)致電壓一直過(guò)大，線(xiàn)圈吸合時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷，如果I秒內(nèi)完成了泄流工作，則判斷泄流完成，由于線(xiàn)圈中無(wú)電流通過(guò)，計(jì)數(shù)也就停止，有源電力濾波器得以正常工作。
[0022]通過(guò)上述三種電路配合工作，一旦外部三相輸入電路中出現(xiàn)過(guò)壓、或者浪涌等情況，可以使過(guò)壓或者過(guò)流的情況得到一個(gè)很好的處理，而且會(huì)報(bào)警提示相關(guān)人員進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)上述情況無(wú)法通過(guò)泄流電路解決時(shí)，會(huì)立即采取一個(gè)保護(hù)措施，斷開(kāi)外部三相輸入電路與濾波主電路的連接，從而起到了對(duì)濾波主電路的保護(hù)作用。
[0023]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，包括驅(qū)動(dòng)電路、控制器、電流檢測(cè)電路、外部三相輸入電路、濾波主電路和保護(hù)電路，耦接于濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的結(jié)點(diǎn)；其特征在于:所述保護(hù)電路包括: 泄流電路，耦接于所述濾波主電路和外部三相輸入電路之間形成的結(jié)點(diǎn)，用于濾波主電路中產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流過(guò)大時(shí)電路的泄流； 報(bào)警電路，耦接于泄流電路，用于產(chǎn)生尖峰電流或者浪涌電流時(shí)電路的報(bào)警提示； 延時(shí)跳斷電路，包括控制組，一端耦接于報(bào)警電路，另一端耦接地；用于對(duì)過(guò)壓過(guò)流情況持續(xù)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，被控開(kāi)關(guān)組，響應(yīng)于控制組，同時(shí)耦接于外部三相輸入電路和濾波主電路之間，用于斷開(kāi)濾波主電路和外部電路之間的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述泄流電路包括: 第一泄流組，其一端耦接于X相外部三相輸入電路；用于X相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流； 第二泄流組，其一端耦接于丫相外部三相輸入電路； 用于V相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流； 第三泄流組，其一端耦接于2相外部三相輸入電路；用于2相外部三相輸入電路出現(xiàn)尖峰電路或者浪涌電路時(shí)電路的泄流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述第一泄流組包括: 第一雙向管，其一端I禹接于X相外部三相輸入電路,另一端I禹接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述第二泄流組包括: 第二雙向管，其一端耦接于X相外部三相輸入電路，另一端耦接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述第三泄流組包括: 第三雙向管，其一端耦接于2相外部三相輸入電路，另一端耦接于報(bào)警電路，其耐壓值高于外部三相輸入電路中交流電壓峰峰值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述報(bào)警電路包括: 第一發(fā)光二極管，其陽(yáng)極耦接于泄流電路，其陰極耦接于控制組一端； 第二發(fā)光二極管，其陰極耦接于泄流電路和第一發(fā)光二極管陽(yáng)極，其陽(yáng)極耦接控制組一端和第一發(fā)光二極管陰極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述控制組包括:延時(shí)繼電器線(xiàn)圈，一端耦接于第一發(fā)光二極管陰極和第二發(fā)光二極管陽(yáng)極，另一端耦接于地，位置設(shè)置在所述被控開(kāi)關(guān)組附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶保護(hù)的有源電力濾波器，其特征在于:所述被控開(kāi)關(guān)組包括: 第一延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端I禹接于X相外部三相輸入電路，另一端|禹接于X相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈； 第二延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端耦接于V相外部三相輸入電路，另一端耦接于V相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈； 第三延時(shí)繼電器常閉開(kāi)關(guān)，一端耦接于2相外部三相輸入電路，另一端耦接于2相濾波電路之間，響應(yīng)于延時(shí)繼電器線(xiàn)圈。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK204118739SQ201420559991
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】黃穎博 申請(qǐng)人:百固電氣有限公司