專利名稱：電網(wǎng)諧波有源抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于諧波補(bǔ)償領(lǐng)域，具體涉及一種電網(wǎng)諧波有源抑制裝置。
目前，應(yīng)用半導(dǎo)體變流的設(shè)備廣泛用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，例如，電解裝置、電氣機(jī)車、軋制機(jī)械、高頻爐等等。這些非線性負(fù)載構(gòu)成的大容量的諧波源，使整個(gè)電網(wǎng)的諧波污染狀況愈來愈嚴(yán)重。電網(wǎng)諧波嚴(yán)重地危害著電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，造成高次諧波損耗和電氣設(shè)備的損壞。特別是對無功補(bǔ)償用的并聯(lián)電容器影響較大，使電容器組工作不正常，甚至發(fā)生熱擊穿?，F(xiàn)在諧波污染已危及到電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、電能計(jì)量等，并造成了一些重大事故；諧波污染對通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度的加工機(jī)械、檢測儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。
采用高次諧波濾波器就近吸收諧波源所產(chǎn)生的諧波電流，是消除或限制電力系統(tǒng)諧波污染的一種有效的措施。目前電力系統(tǒng)所采用的這種諧波濾波器，大多數(shù)是“無源型”的LC濾波器。LC型濾波器是由電容C和電感L串聯(lián)而成的，在特定的高次諧波頻率下產(chǎn)生串聯(lián)諧振，對該頻率的高次諧波分量呈低阻抗，從而對諧波分量具有分流作用，達(dá)到降低或?yàn)V去高次諧波分量的目的。LC濾波器與諧波源并聯(lián)運(yùn)行，除了起濾去高次諧波的作用外，還兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰?，其結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。但占地面積很大，而且存在著下述一些問題(1)諧波濾波效果受電力系統(tǒng)的影響。有些情況下，濾波器有可能與電力系統(tǒng)阻抗形成諧振，從而使諧波幅度增大。
(2)當(dāng)電力系統(tǒng)頻率變動(dòng)時(shí)，濾波器不能有效地?cái)M制諧波。
(3)當(dāng)諧波電流超過濾波器的額定負(fù)荷時(shí)，濾波器必須與系統(tǒng)斷開，在這種情況下，其濾波作用就完全喪失。
近年來，國內(nèi)外都在進(jìn)行有源濾波器的研制，這就可以大大地減小占地面積，并可有效地解決上述幾個(gè)問題。有源濾波器與無源濾波器的最大區(qū)別在于，它是一種向交流電網(wǎng)注入諧波補(bǔ)償電流，以抵消負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流的主動(dòng)式濾波裝置。已有發(fā)明是采用三相橋路作為逆變器的主回路(如圖6)，這種主回路結(jié)構(gòu)簡單，所用開關(guān)少，但三相控制信號必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)，其控制方案復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。同時(shí)，由于受功率半導(dǎo)體器件開關(guān)頻率上限的限制，其補(bǔ)償諧波電流的跟蹤特性以及補(bǔ)償高次諧波分量的上限頻率受到限制。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有各種保護(hù)功能、維護(hù)方便、能有效的補(bǔ)償3、5、7、11、13次諧波及其它需補(bǔ)償?shù)恼麛?shù)倍和非整數(shù)倍諧波、采用單相全橋聯(lián)接的逆變主回路的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置。
該裝置由諧波檢測單元(1)、保護(hù)單元(2)、載波發(fā)生器(3)、比較單元(4)、脈沖分配與整形單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、主回路與保護(hù)電路(7)、注入變壓器(8)、過流檢測單元(9)等組成，其特征在于從電力系統(tǒng)CT引出的電流信號與具有能將運(yùn)行線路中的基波濾掉的諧波檢測單元(1)聯(lián)接，諧波檢測單元輸出的諧波信號進(jìn)入比較單元(4)，從系統(tǒng)PT引出的電壓信號與具有能控制主回路過流、過壓的保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的輸出信號有兩路進(jìn)入比較器(4)與諧波檢測信號相加后和載波發(fā)生器(3)發(fā)出的鋸齒波信號進(jìn)行比較得到一脈寬調(diào)制脈沖信號，該脈沖信號進(jìn)入脈沖分配與整形環(huán)節(jié)(5)，保護(hù)單元(2)的第三路信號進(jìn)入能將脈沖信號整定成規(guī)定形狀并將其按一定規(guī)律分配給脈沖分配與整形單元(5)，脈沖分配與整形單元(5)將脈沖信號按分配好的規(guī)律由驅(qū)動(dòng)電路(6)將其進(jìn)行功率放大后觸發(fā)主回路(7)的大功率開關(guān)管，產(chǎn)生出相位、幅度與系統(tǒng)諧波電流相反的諧波補(bǔ)償電流經(jīng)注入變壓器(8)進(jìn)入電網(wǎng)，主回路(7)的直流測過電壓、過電流信號與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，交流側(cè)過電流信號經(jīng)過電流檢測單元(9)與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的另一路輸出與控制開關(guān)K聯(lián)接。
使用該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型對系統(tǒng)來說是一個(gè)高阻諧波電流源，它的接入對系統(tǒng)阻抗不會(huì)產(chǎn)生影響；2.當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時(shí)，裝置能跟蹤變化，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行高次諧波補(bǔ)償；3.當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明不存在諧振的危險(xiǎn)，其補(bǔ)償高次諧波的性能不變；4.當(dāng)系統(tǒng)諧波電流增大時(shí)，本裝置不會(huì)過負(fù)荷。當(dāng)系統(tǒng)諧波電流超過本裝置的補(bǔ)償能力時(shí)，裝置仍發(fā)揮最大的補(bǔ)償能力，無需與系統(tǒng)斷開；5.使用本實(shí)用新型一臺(tái)裝置可同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流和非整數(shù)倍的高次諧波電流；6.便于就地補(bǔ)償，采用多臺(tái)并聯(lián)就可以方便地增大補(bǔ)償容量。
7.本實(shí)用新型采用單相全橋聯(lián)接的逆變器主回路(如圖7)，在功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率一定的條件，能以2倍的開關(guān)頻率來跟蹤補(bǔ)償諧波電流；各相輸出電流可以互不干擾地進(jìn)行獨(dú)立控制，具有良好的補(bǔ)償諧波電流的跟蹤特性，而且可大大的減少交流電抗器和直流儲(chǔ)能電容器的容量。
本實(shí)用新型的實(shí)施例參見

圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。
圖1為本裝置接入電力線路的原理框圖，圖中(1)1為諧波檢測單元、(2)為保護(hù)單元、(3)為載波發(fā)生器、(4)為比較單元、(5)為脈沖分配與整形單元、(6)為驅(qū)動(dòng)單元、(7)為主回路與保護(hù)電路、(8)為注入變壓器、(9)為過流檢測單元、(10)為系統(tǒng)諧波源、K為與系統(tǒng)接通開關(guān)、CTs為系統(tǒng)電流互感器、PTs為系統(tǒng)電壓互感器，從電力系統(tǒng)CTs引出的電流信號與具有能將運(yùn)行線路中的基波濾掉的諧波檢測單元(1)聯(lián)接，諧波檢測單元輸出的諧波信號進(jìn)入比較單元(4)，從系統(tǒng)PTs引出的電壓信號與具有能控制主回路過流、過壓的保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的輸出信號有兩路進(jìn)入比較器(4)與諧波檢測信號相加后和載波發(fā)生器(3)發(fā)出的鋸齒波信號進(jìn)行比較得到一脈寬調(diào)制脈沖信號，該脈沖信號進(jìn)入脈沖分配與整形環(huán)節(jié)(5)，保護(hù)單元(2)的第三路信號進(jìn)入能將脈沖信號整定成規(guī)定形狀并將其按一定規(guī)律分配給脈沖分配與整形單元(5)，脈沖分配與整形單元(5)將脈沖信號按分配好的規(guī)律由驅(qū)動(dòng)電路(6)將其進(jìn)行功率放大后觸發(fā)主回路(7)的大功率開關(guān)管，產(chǎn)生出相位、幅度與系統(tǒng)諧波電流相反的諧波補(bǔ)償電流經(jīng)注入變壓器(8)進(jìn)入電網(wǎng)，主回路(7)的直流測過電壓、過電流信號與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，交流側(cè)過電流信號經(jīng)過電流檢測單元(9)與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的另一路輸出與控制開關(guān)K聯(lián)接。
圖2中的1為諧波檢測單元，由常規(guī)比例模擬電路和常規(guī)濾基波模擬電路組成；2為保護(hù)單元，由施密特觸發(fā)器S1～S5、與非門F1、非門F2、電阻R1～R6、運(yùn)算放大器A1、電位器W1、W2、乘法器M1組成，其中，從電網(wǎng)取得的電壓信號UA、主回路(7)的交流側(cè)的反饋電流IFA、主回路直流側(cè)電流ID、直流側(cè)電壓UD分別經(jīng)施密特觸發(fā)器S1～S4與與非門F1聯(lián)接，F(xiàn)1的輸出經(jīng)非門F2與脈沖分配與整形單元(5)聯(lián)接，直流側(cè)電壓UD另兩路電壓信號一路經(jīng)施密特觸發(fā)器S5去控制電源開關(guān)K，一路經(jīng)電阻R1與運(yùn)算放大器A1的負(fù)端聯(lián)接，電阻R2一端與A1的負(fù)端聯(lián)接，另一端接電位器W1的活動(dòng)端，電位器W1的一端接地，另一端經(jīng)電阻R3接負(fù)電位，電阻R4的一端接A1的正極，另一端接零電位，A1的輸出端一路接乘法器M1，另一路經(jīng)電位器W2與電阻R6聯(lián)接，R6的另一端接零電位，電阻R5一端接A1的負(fù)輸入端，另一端接電位器W2的活動(dòng)端，電容C1跨接在電阻R5的兩端，乘法器M1的另一路輸入信號為電網(wǎng)電壓UA，M1的輸出信號進(jìn)入比較單元(4)，主回路交流電流IFA整成直流后作為反饋電流進(jìn)入比較單元(4)；3載波發(fā)生器，由運(yùn)算放大器A2、A3、電阻R28～R31、電位器W6、雙向穩(wěn)壓二極管DW2、電容C2組成，其中，運(yùn)算放大器A2的負(fù)極接零電位，A2的正極經(jīng)電阻R28與運(yùn)算放大器A3的輸出端聯(lián)接，電阻R29、R30串聯(lián)后與A3的負(fù)極聯(lián)接，A3的正極經(jīng)電阻R31接零，電位器W6跨接在A2的正極與電阻R29的輸出端之間，并從R29端引出信號經(jīng)雙向穩(wěn)壓二極管DW2接零，W6的活動(dòng)端與A2的正極端接，電容C2跨接在A3的負(fù)輸入端與輸出端之間，A3的輸出端與比較單元(4)聯(lián)接；4比較單元，由電阻R7～R34、運(yùn)算放大器A4～A8、電位器W3～W5、二極管D1、D2、雙向穩(wěn)壓二極管DW1組成，其中，乘法器M1的輸出信號、主回路交流側(cè)電流反饋信號、諧波檢測單元(1)的輸出信號分別經(jīng)電阻R7、R8、R9與運(yùn)算放大器A4的負(fù)極聯(lián)接，A4的正極經(jīng)電阻R11接零電位，A4的輸出端經(jīng)電阻R14與運(yùn)算放大A5的負(fù)極聯(lián)接，雙向穩(wěn)壓二極管DW1跨接在A4的負(fù)輸入端與輸出端之間，電位器W3、電阻R13串聯(lián)后電位器端接A4的輸出端，電阻端接零電位，電阻R12一端接A4的負(fù)輸入端另一端接W3的活動(dòng)端，A5的正極經(jīng)電阻R16接零電位，電阻R17跨接在A5的負(fù)輸入端與輸出端之間，A5的輸出信號分別經(jīng)電阻R19、R22與運(yùn)算放大器A6、A7的負(fù)極聯(lián)接，A6的正輸入端經(jīng)電阻R21與電位器W4的活動(dòng)端聯(lián)接，W4的一端接零電位另一端接電源正電位，電阻R20跨接在A6的負(fù)輸入端與輸出端之間，A6的輸出信號經(jīng)二極管D2與電阻R27聯(lián)接，電阻R23跨接在A7的負(fù)輸入端與輸出端之間，A7的正輸入端經(jīng)電阻R24與電位器W5的活動(dòng)端聯(lián)接，W5的一端接零電位，另一端經(jīng)電阻R25接負(fù)電位，電阻R23跨接在A7的負(fù)輸入端與輸出端之間，A7的輸出信號經(jīng)二極管D1與電阻R26聯(lián)接，在串聯(lián)電阻R26、R27之間引出一信號經(jīng)電阻R10與A4的負(fù)極聯(lián)接、經(jīng)電阻R15與A5的正極聯(lián)接，A5的另一個(gè)輸出信號經(jīng)電阻R18與A8的正極聯(lián)接，載波發(fā)生器(3)的輸出信號經(jīng)電阻R32與A8的負(fù)極聯(lián)接，A8的輸出信號經(jīng)電阻R34與脈沖分配與整形單元(5)聯(lián)接，電阻R33的一端接電源正電位另一端接A8的輸出端；脈沖分配與整形單元(5)由電阻R35、R36、同向器F3、反向器F4、與門F5、F6、二極管D3、D4組成，其中，比較單元(4)的輸出信號一路經(jīng)同向器F3、電阻R35、與門F5依次聯(lián)接，另一路經(jīng)反向器F4、電阻R36、與門F6依次聯(lián)接，F(xiàn)5、F6的另一個(gè)輸入端與反向器F2的輸出端聯(lián)接，二極管D3、D4分別跨接在R36和R35的兩端，F(xiàn)5、F6的輸出端TP、TN與驅(qū)動(dòng)電路(6)相聯(lián)；圖3為驅(qū)動(dòng)單元(6)，由光電耦合器TL2、TL3、電阻R50～R60、NPN三極管TB11、TB12、PNP三極管TB5～TB10、二極管D18～D21組成，其中，從脈沖分配與整形單元(5)輸出的信號TP與光電耦合器TL2的A端聯(lián)接，TL2的K端接零電位，TL2的輸出端C端經(jīng)電阻R51、R50與電源正電位聯(lián)接，三極管TB5的基極與發(fā)射極跨接在R50的兩端，TB5的集電極經(jīng)R52、二極管D19與TB6的發(fā)射極、TB11、TB8的基極聯(lián)接并經(jīng)二極管D18引出信號與TL3的K端聯(lián)接，TL2的輸出端K端引出信號e1、e4與主回路聯(lián)接，TB6的基極與二極管D19的正極聯(lián)接并經(jīng)電阻R53、R55接負(fù)電位，TB6、TB8的集電極接在電阻R53和R55之間，TB11的發(fā)射極和TB8的發(fā)射極相聯(lián)后引出信號b1、b4與主回路聯(lián)接，TB11的集電極經(jīng)電阻R54與電源正電位聯(lián)接，從脈沖分配與整形單元(5)輸出的信號TN與光電耦合器TL3的A端聯(lián)接，TL3的K端接零電位，TL3的輸出端C端經(jīng)電阻R57、R56與電源正電位聯(lián)接，三極管TB9的基極與發(fā)射極跨接在R56的兩端，TB5的集電極經(jīng)電阻R58、二極管D21與TB10的發(fā)射極、TB7、TB12的基極聯(lián)接并經(jīng)二極管D20引出信號與TL2的E端聯(lián)接，TL3的輸出端E端引出信號e2、e3與主回路聯(lián)接，TB10的基極與二極管D21的正極聯(lián)接并經(jīng)電阻R59接電源負(fù)電位，TB10、TB7的集電極接在電源負(fù)電位上，TB12的發(fā)射極和TB7的發(fā)射極相聯(lián)后引出信號b2、b3與主回路聯(lián)接，TB12的集電極經(jīng)電阻R60與電源正電位聯(lián)接；圖4為主回路單元(7)由三極管TB1～TB4、二極管D5～D13、電阻R37～R45、電容C3～C8、光電隔離管TL1組成，其中，從驅(qū)動(dòng)單元(6)來的信號b1、b2、b3、b4與TB1、TB2、TB3、TB4基極聯(lián)接，從驅(qū)動(dòng)單元(6)來的信號e1、e2、e3、e4與TB1、TB2、TB3、TB4發(fā)射極聯(lián)接，D5、D7、D9、D11分別跨接在TB1、TB2、TB3、TB4的集電極與發(fā)射極之間其正極與發(fā)射極聯(lián)接，TB1、TB2的集電極接注入變壓器的Z端，TB2、TB4的發(fā)射極接注入變壓器的H端，TB1的發(fā)射極與TB2的集電極聯(lián)接，電容C3與二極管D6的正極聯(lián)接后跨接在二極管D5兩端其電容端與D5的負(fù)極聯(lián)接并從中間引一信號經(jīng)電阻R37與注入變壓器的H端聯(lián)接，電容C4與二極管D8的負(fù)極聯(lián)接后跨接在D7的兩端，電容端與D7的正極聯(lián)接并從中間引出一信號經(jīng)電阻R38與注入變壓器的Z端聯(lián)接；TB3的發(fā)射極與TB4的集電極聯(lián)接，電容C5與二極管D10的正極聯(lián)接后跨接在D9的兩端，其電容端與D9的負(fù)極聯(lián)接并從中間引出一信號經(jīng)電阻R39與注入變壓器的H端聯(lián)接，電容C6與二極管D12的負(fù)極聯(lián)接后跨接在D11的兩端，其電容端與D11的正極聯(lián)接，并從中間引出一信號經(jīng)電阻R40與注入變壓器的Z端聯(lián)接；電阻R41與電容C7并聯(lián)、電阻R42與電容C8并聯(lián)，兩并聯(lián)電路串聯(lián)后跨接在注入變壓器的Z、H端組成儲(chǔ)能電路，電阻R43、二極管D13、電阻R44串聯(lián)后跨接在儲(chǔ)能電路的兩端，D13的正極接電阻R44，光電隔離管TL1的兩個(gè)輸入端A、K跨接在D13的兩端A端與D13的負(fù)極聯(lián)接，其輸出端的集電極即C端接正電位，其發(fā)射極即E端經(jīng)R45接零電位，從發(fā)射極引出一電壓信號UD作為保護(hù)單元(2)的電壓反饋；圖5為過流檢測單元(9)，由電阻R46～R49、二極管D14～D17、電容C9、C10、運(yùn)算放大器A8、電位器W7組成，其中，從注入變壓器的H端通過電流互感器CTA引出信號經(jīng)過跨接電阻R46與串聯(lián)對接二極管D14、D15、串聯(lián)反接二極管D16、D17并聯(lián)聯(lián)接，在二極管D14、D15的陽極之間引出一接地端，在二極管D16、D17的陰極之間引出信號與運(yùn)算放大器的負(fù)極聯(lián)接并經(jīng)并聯(lián)聯(lián)接電阻R49、電容C9接地，A8的正極與電位器W7的活動(dòng)端聯(lián)接，W7的一端接地，另一端接電源正電位，電阻R48跨接在A8的正輸入端與輸出端之間，電阻R47跨接在正電源與A8的輸出端之間，A8的輸出信號SGL與保護(hù)單元(2)聯(lián)接。
該實(shí)施例公布的為裝置的單相電路聯(lián)接原理圖，接在電網(wǎng)中的裝置為三路相同的電路組成，使用時(shí)只需將三相CT、PT接好，合上三相開關(guān)K即可。
權(quán)利要求1.一種電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，由諧波檢測單元(1)、保護(hù)單元(2)、載波發(fā)生器(3)、比較單元(4)、脈沖分配與整形單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、主回路與保護(hù)電路(7)、注入變壓器(8)、過流檢測單元(9)等組成，其特征在于從電力系統(tǒng)CT引出的電流信號與具有能將運(yùn)行線路中的基波濾掉的諧波檢測單元(1)聯(lián)接，諧波檢測單元輸出的諧波信號進(jìn)入比較單元(4)，從系統(tǒng)PT引出的電壓信號與具有能控制主回路過流、過壓的保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的輸出信號有兩路進(jìn)入比較器(4)與諧波檢測信號相加后和載波發(fā)生器(3)發(fā)出的鋸齒波信號進(jìn)行比較得到一脈寬調(diào)制脈沖信號，該脈沖信號進(jìn)入脈沖分配與整形環(huán)節(jié)(5)，保護(hù)單元(2)的第三路信號進(jìn)入能將脈沖信號整定成規(guī)定形狀并將其按一定規(guī)律分配給脈沖分配與整形單元(5)，脈沖分配與整形單元(5)將脈沖信號按分配好的規(guī)律由驅(qū)動(dòng)電路(6)將其進(jìn)行功率放大后觸發(fā)主回路(7)的大功率開關(guān)管，產(chǎn)生出相位、幅度與系統(tǒng)諧波電流相反的諧波補(bǔ)償電流經(jīng)注入變壓器(8)進(jìn)入電網(wǎng)，主回路(7)的直流測過電壓、過電流信號與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，交流側(cè)過電流信號經(jīng)過電流檢測單元(9)與保護(hù)單元(2)聯(lián)接，保護(hù)單元(2)的另一路輸出與控置開關(guān)K聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的保護(hù)單元(2)由施密特觸發(fā)器S1～S5、與非門F1、非門F2、電阻R1～R6、運(yùn)算放大器A1、電位器W1、W2、乘法器M1組成，其中，從電網(wǎng)取得的電壓信號UA、主回路(7)的交流側(cè)的反饋電流IFA、主回路直流側(cè)電流ID、直流側(cè)電壓UD分別經(jīng)施密特觸發(fā)器S1～S4與與非門F1聯(lián)接，F(xiàn)1的輸出經(jīng)非門F2與脈沖分配與整形單元(5)聯(lián)接，直流側(cè)電壓UD另兩路電壓信號一路經(jīng)施密特觸發(fā)器S5去控制電源開關(guān)K，一路經(jīng)電阻R1與運(yùn)算放大器A1的負(fù)端聯(lián)接，電阻R2一端與A1的負(fù)端聯(lián)接，另一端接電位器W1的活動(dòng)端，電位器W1的一端接地，另一端經(jīng)電阻R3接負(fù)電位，電阻R4的一端接A1的正極，另一端接零電位，A1的輸出端一路接乘法器M1，另一路經(jīng)電位器W2與電阻R6聯(lián)接，R6的一端接零電位，電阻R5一端接A1的負(fù)輸入端，另一端接電位器W2的活動(dòng)端，電容C1跨接在電阻R5的兩端，乘法器M1的另一路輸入信號為電網(wǎng)電壓UA，M1的輸出信號進(jìn)入比較單元(4)，主回路交流電流IFA整成直流后作為反饋電流進(jìn)入比較單元(4)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的比較單元(4)由電阻R7～R34、運(yùn)算放大器A4～A8、電位器W3～W5、二極管D1、D2、雙向穩(wěn)壓二極管DW1組成，其中，乘法器M1的輸出信號、主回路交流側(cè)電流反饋信號、諧波檢測單元(1)的輸出信號分別經(jīng)電阻R7、R8、R9與運(yùn)算放大器A4的負(fù)極聯(lián)接，A4的正極經(jīng)電阻R11接零電位，A4的輸出端經(jīng)電組R14與運(yùn)算放大A5的負(fù)極聯(lián)接，雙向穩(wěn)壓二極管DW1跨接在A4的負(fù)輸入端與輸出端之間，電位器W3、電阻R13串聯(lián)后電位器端接A4的輸出端，電阻端接零電位，電阻R12一端接A4的負(fù)輸入端另一端接W3的活動(dòng)端，A5的正極經(jīng)電阻R16接零電位，電阻R17跨接在A5的負(fù)輸入端與輸出端之間，A5的輸出信號分別經(jīng)電阻R19、R22與運(yùn)算放大器A6、A7的負(fù)極聯(lián)接，A6的正輸入端經(jīng)電阻R21與電位器W4的活動(dòng)端聯(lián)接，W4的一端接零電位另一端接電源正電位，電阻R20跨接在A6的負(fù)輸入端與輸出端之間，A6的輸出信號經(jīng)二極管D2與電阻R27聯(lián)接，電阻R23跨接在A7的負(fù)輸入端與輸出端之間，A7的正輸入端經(jīng)電阻R24與電位器W5的活動(dòng)端聯(lián)接，W5的一端接零電位，另一端經(jīng)電阻R25接負(fù)電位，電阻R23跨接在A7的負(fù)輸入端與輸出端之間，A7的輸出信號經(jīng)二極管D1與電阻R26聯(lián)接，在串聯(lián)電阻R26、R27之間引出一信號經(jīng)電阻R10與A4的負(fù)極聯(lián)接、經(jīng)電阻R15與A5的正極聯(lián)接，A5的另一個(gè)輸出信號經(jīng)電阻R18與A8的正極聯(lián)接，載波發(fā)生器(3)的輸出信號經(jīng)電阻R32與A8的負(fù)極聯(lián)接，A8的輸出信號經(jīng)電阻R34與脈沖分配與整形單元(5)聯(lián)接，電阻R33的一端接電源正電位另一端接A8的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的脈沖分配與整形單元(5)由電阻R35、R36、同向器F3、反向器F4、與門F5、F6、二極管D3、D4組成，其中，比較單元(4)的輸出信號一路經(jīng)同向器F3、電阻R35、與門F5依次聯(lián)接，另一路經(jīng)反向器F4、電阻R36、與門F6依次聯(lián)接，F(xiàn)5、F6的另一個(gè)輸入端與反向器F2的輸出端聯(lián)接，二極管D3、D4分別跨接在R36和R35的兩端，F(xiàn)5、F6的輸出端TP、TN與驅(qū)動(dòng)電路(6)相聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的驅(qū)動(dòng)單元(6)，由光電耦合器TL2、TL3、電阻R50～R60、NPN三極管TB11、TB12、PNP三極管TB5～TB10、二極管D18～D21組成，其中，從脈沖分配與整形單元(5)輸出的信號TP與光電耦合器TL2的A端聯(lián)接，TL2的K端接零電位，TL2的輸出端C端經(jīng)電阻R51、R50與電源正電位聯(lián)接，三極管TB5的基極與發(fā)射極跨接在R50的兩端，TB5的集電極經(jīng)R52、二極管D19與TB6的發(fā)射極、TB11、TB8的基極聯(lián)接并經(jīng)二極管D18引出信號與TL3的E端聯(lián)接，TL2的輸出端E端引出信號e1、e4與主回路聯(lián)接，TB6的基極與二極管D19的正極聯(lián)接并經(jīng)電阻R53、R55接負(fù)電位，TB6、TB8的集電極接在電阻R53和R55之間，TB11的發(fā)射極和TB8的發(fā)射極相聯(lián)后引出信號b1、b4與主回路聯(lián)接，TB11的集電極經(jīng)電阻R54與電源正電位聯(lián)接，從脈沖分配與整形單元(5)輸出的信號TN與光電耦合器TL3的A端聯(lián)接，TL3的K端接零電位，TL3的輸出端C端經(jīng)電阻R57、R56與電源正電位聯(lián)接，三極管TB9的基極與發(fā)射極跨接在R56的兩端，TB5的集電極經(jīng)電阻R58、二極管D21與TB10的發(fā)射極、TB7、TB12的基極聯(lián)接并經(jīng)二極管D20引出信號與TL2的E端聯(lián)接，TL3的輸出端E端引出信號e2、e3與主回路聯(lián)接，TB10的基極與二極管D21的正極聯(lián)接并經(jīng)電阻R59接電源負(fù)電位，TB10、TB7的集電極接在電源負(fù)電位上，TB12的發(fā)射極和TB7的發(fā)射極相聯(lián)后引出信號b2、b3與主回路聯(lián)接，TB12的集電極經(jīng)電阻R60與電源正電位聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的主回路單元(7)由三極管TB1～TB4、二極管D5～D13、電阻R37～R45、電容C3～C8、光電隔離管TL1組成，其中，從驅(qū)動(dòng)單元(6)來的信號b1、b2、b3、b4與TB1、TB2、TB3、TB4基極聯(lián)接，從驅(qū)動(dòng)單元(6)來的信號e1、e2、e3、e4與TB1、TB2、TB3、TB4發(fā)射極聯(lián)接，D5、D7、D9、D11分別跨接在TB1、TB2、TB3、TB4的集電極與發(fā)射極之間其正極與發(fā)射極聯(lián)接，TB1、TB2的集電極接注入變壓器的Z端，TB2、TB4的發(fā)射極接注入變壓器的H端，TB1的發(fā)射極與TB2的集電極聯(lián)接，電容C3與二極管D6的正極聯(lián)接后跨接在二極管D5兩端其電容端與D5的負(fù)極聯(lián)接并從中間引一信號經(jīng)電阻R37與注入變壓器的H端聯(lián)接，電容C4與二極管D8的負(fù)極聯(lián)接后跨接在D7的兩端，電容端與D7的正極聯(lián)接并從中間引出一信號經(jīng)電阻R38與注入變壓器的Z端聯(lián)接；TB3的發(fā)射極與TB4的集電極聯(lián)接，電容C5與二極管D10的正極聯(lián)接后跨接在D9的兩端，其電容端與D9的負(fù)極聯(lián)接并從中間引出一信號經(jīng)電阻R39與注入變壓器的H端聯(lián)接，電容C6與二極管D12的負(fù)極聯(lián)接后跨接在D11的兩端，其電容端與D11的正極聯(lián)接，并從中間引出一信號經(jīng)電阻R40與注入變壓器的Z端聯(lián)接；電阻R41與電容C7并聯(lián)、電阻R42與電容C8并聯(lián)，兩并聯(lián)電路串聯(lián)后跨接在注入變壓器的Z、H端組成儲(chǔ)能電路，電阻R43、二極管D13、電阻R44串聯(lián)后跨接在儲(chǔ)能電路的兩端，D13的正極接電阻R44，光電隔離管TL1的兩個(gè)輸入端A、K跨接在D13的兩端A端與D13的負(fù)極聯(lián)接，其輸出端的集電極即C端接正電位，其發(fā)射極即E端經(jīng)R45接零電位，從發(fā)射極引出一電壓信號UD作為保護(hù)單元(2)的電壓反饋；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，其特征在于它的過流檢測單元(9)，由電阻R46～R49、二極管D14～D17、電容C9、C10、運(yùn)算放大器A8、電位器W7組成，其中，從注入變壓器的H端通過電流互感器CTA引出信號經(jīng)過跨接電阻R46與串聯(lián)對接二極管D14、D15、串聯(lián)反接二極管D16、D17并聯(lián)聯(lián)接，在二極管D14、D15的陽極之間引出一接地端，在二極管D16、D17的陰極之間引出信號與運(yùn)算放大器的負(fù)極聯(lián)接并經(jīng)并聯(lián)聯(lián)接電阻R49、電容C9接地，A8的正極與電位器W7的活動(dòng)端聯(lián)接，W7的一端接地，另一端接電源正電位，電阻R48跨接在A8的正輸入端與輸出端之間，電阻R47跨接在正電源與A8的輸出端之間，A8的輸出信號與保護(hù)單元(2)聯(lián)接。
專利摘要一種電網(wǎng)諧波有源抑制裝置，由諧波檢測單元(1)、保護(hù)單元(2)、載波發(fā)生器(3)、比較單元(4)、脈沖分配與整形單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、主回路與保護(hù)電路(7)、注入變壓器(8)、過流檢測單元(9)等組成，其特征在于將該裝置產(chǎn)生的與電網(wǎng)諧波方向相反、幅值相同的諧波注入電網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)諧波電流超過本裝置的補(bǔ)償能力時(shí)，無需與系統(tǒng)斷開；使用本裝置可同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流和非整數(shù)倍的高次諧波電流；采用單相全橋聯(lián)接的逆變器主回路，在功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率一定的條件，能以2倍的開關(guān)頻率來跟蹤補(bǔ)償諧波電流，而且可大大的減少交流電抗器和直流儲(chǔ)能電容器的容量。
文檔編號H02J3/01GK2173474SQ9324417
公開日1994年8月3日 申請日期1993年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月12日
發(fā)明者許遐, 沈龍大 申請人:北京電力科學(xué)研究院