專利名稱：有源電力濾波裝置的制作方法
技術領域：
有源電力濾波裝置技術領域[0001]本實用新型涉及電氣控制技術領域，具體是一種有源電力濾波裝置。
背景技術：
[0002]我國的電力現狀是電力資源欠缺，提高電力系統運行效率的要求日益迫切，用戶端電網波形畸變、三相電壓和電流不平衡等問題越來越嚴重，已經對電網的供電質量和電力設備的正常運行產生了嚴重的影響。而造成此種現象很大部分原因是來自電網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行換相控制，在無功變動時容易發生逆變現象，同時在工作過程中易產生大量諧波電流，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，易與系統諧波產生諧振，放大諧波電流。而近年來新推出的可用于低壓動態無功補償和濾波的APF有源電力濾波器，其工作原理是通過檢測負載回路上的電流、電壓信號，獲取負載電流諧波信號，并采用數字信號處理技術分析處理，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中，與負載的諧波電流相互抵消，從而濾除負載所產生的諧波電流。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，易出現母線電壓不穩而造成諧波治理效果不理想。發明內容[0003]為克服現有技術的不足，本實用新型的發明目的在于提供一種有源電力濾波裝置，能夠自動跟蹤負載電流及母線電容及電壓變化，實現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、負序和諧波電流進行動態補償，且具有精確的可控性和穩定性，使其補償效果無論在何種負載狀況下始終保持在理想的補償狀態。[0004]為實現上述目的，本實用新型所采用的方案是與三相系統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多電平雙脈寬調制功率變換器中的直流電壓互感器的輸出端接入信號調理板，構成雙閉環控制系統，電感電流互感器接入與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器連接的電抗器的輸出端，監測進入系統的補償電流，電感電流互感器經軟起接觸器、主接觸器接入三相系統補償線路，軟起電阻與軟起接觸器并聯；信號調理板經數字信號控制系統與絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器連接，信號調理板對采集到的電流、電壓信號進行放大、濾波處理后，輸出到數字信號控制系統，數字信號控制系統經過對接收來的數據分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊，使其產生相應的驅動信號，促使級聯多電平雙脈寬調制功率變換器產生負載中所需的大小相等、相位相反的穩定補償電流。[0005]本實用新型通過在線可測性設計計算和檢測負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直流母線電壓，獲取負載電流的無功、諧波等信號，采用微電腦信號處理技術分析處理后，通過絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊產生驅動信號，驅動級聯多電平雙脈寬調制功率變換器產生與負載所需的大小相等、相位相反的補償型電流，從而消除負載所產生的諧波電流，補償相應的無功功率，提高系統功率因數，減小或濾除母線系統諧波，可應用于大功率場合，對工況動態反應迅速，能提供具有可控性和穩定性的、且可根據不同需要設置濾除諧波、補償無功、混合諧波優先和混合無功優先等多種模式。[0006]本實用新型與現有技術相比，可提供精確可控和穩定的補償電流，使得有源電力濾波器對50次以下的諧波濾除能力達到理想狀態，總諧波畸變率控制在4%以內，電機功率因數可提高到O. 95以上，解決了大功率變負載工業領域下無功補償與濾波的難題，填補了中低壓大功率變負載工況下動態無功補償和諧波治理技術的空白。
[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進線母線中。與三相系統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多電平雙脈寬調制功率變換器8中的直流電壓互感器4的輸出端接入信號調理板5，構成雙閉環控制系統，電感電流互感器3接入與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器8連接的電抗器9的輸出端，監測進入系統的補償電流，電感電流互感器3經軟起接觸器12、主接觸器11接入三相系統補償線路，軟起電阻10與軟起接觸器12并聯；信號調理板5經數字信號控制系統6、絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊7與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器8連接，信號調理板5 對采集到的電流、電壓信號進行放大、濾波處理后，輸出到數字信號控制系統6，數字信號控制系統6經過對接收來的數據分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊7，使其產生相應的驅動信號，促使級聯多電平雙脈寬調制功率變換器8產生負載中所需的大小相等、相位相反的穩定補償電流。[0009]當電機運行時，合上主接觸器11，有源電力濾波器通過軟起電阻10給級聯多電平雙脈寬調制功率變換器8內的直流電容充電，當其充電完成時，軟起接觸器12自動閉合，系統進入正常工作狀態。
權利要求1. 一種有源電力濾波裝置，其特征在于與三相系統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多電平雙脈寬調制功率變換器(8)中的直流電壓互感器(4)的輸出端接入信號調理板(5)，構成雙閉環控制系統，電感電流互感器(3)接入與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器(8)連接的電抗器(9)的輸出端，監測進入系統的補償電流，電感電流互感器(3)經軟起接觸器(12)、主接觸器(11)接入三相系統補償線路，軟起電阻(10)與軟起接觸器(12)并聯；信號調理板(5)經數字信號控制系統(6)、絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊(7)與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器(8)連接，信號調理板(5)對采集到的電流、電壓信號進行放大、濾波處理后，輸出到數字信號控制系統(6)，數字信號控制系統(6)經過對接收來的數據分析處理后，控制絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊(7)，使其產生相應的驅動信號，促使級聯多電平雙脈寬調制功率變換器(8)產生負載中所需的大小相等、相位相反的穩定補償電流。
專利摘要一種有源電力濾波裝置，用于電網濾波的自動控制。電流互感器、電壓互感器、電感電流互感器及級聯多電平雙脈寬調制功率變換器中的直流電壓互感器的輸出端接入信號調理板，電感電流互感器接入與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器連接的電抗器輸出端，監測進入系統的補償電流，電感電流互感器經軟起接觸器、主接觸器接入三相系統補償線路，軟起電阻與軟起接觸器并聯；信號調理板經數字信號控制系統、絕緣柵雙極型晶體管功率驅動模塊與級聯多電平雙脈寬調制功率變換器連接。本實用新型可提供高度可控和穩定的補償電流，使得有源電力濾波器對50次以下的諧波濾除能力達到理想狀態，總諧波畸變率控制在4%以內，電機功率因數可提高到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 優先權日2012年10月13日
發明者王勝, 張愛華, 丁彬, 李 誠 申請人:湖北中科電氣股份有限公司