CN101867186A - 模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器，该专用变流器按功能设有六个功能模块，即主控板模块、驱动板模块、保护板模块、功率输出模块、储能模块、电源模块；不同模块之间通过对应的硬件接口来达到电气连接和数据通讯的目的；各模块按功能不同各自安装在专用屏蔽板上。本发明的模块化是获得高性能有源电力滤波器的一个非常重要的环节；各模块功能相对独立，每一块可单独更换，方便进行功能的升级扩容和故障维修，抗干扰能力强，滤波性能指标高且稳定可靠，安装接线方便简单；其应用范围广泛，可适用于各种场合的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力滤波器专用变流器，特别涉及一种模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器。
背景技术
目前，在常用的三相四线有源电力滤波器中，通常没有变流器，变流器内部元器件直接放置于三相四线有源电力滤波器内部，由于三相四线有源电力滤波器中既有弱电又有强电，尤其主回路中的强电电流都是谐波电流，谐波电流的大小频率都不固定，所以会产生很强的干扰，直接影响着负载电流采样的准确度，对整机工作性能、滤波效果均有直接影响，这将严重影响有源电力滤波器的性能指标和工作稳定性，其性能与稳定性无法得到有效的控制。一旦出现故障，必须停机检修，维修的机器必须整机调试检验后才能使用，要使整个系统可靠稳定工作，必须对有源电力滤波器核心部件做好屏蔽，解决好变流器内部各器件之间互相干扰是十分重要的。
为了使三相四线有源电力滤波的性能更加稳定、得到更好补偿效果；因此，设计一种结构简单、设计合理、应用简便、高性能指标模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器，是该领域技术人员应着手解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足之处，提供一种结构简单、设计合理、抗干扰能力强、安装接线方便简单、高性能指标的模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器，其特征在于：该专用变流器按功能划分成六个主要的功能模块，即主控板模块、驱动板模块、保护板模块、功率输出模块、储能模块、电源模块。而不同的模块之间对应设置硬件接口，即不同模块之间采用端子接口、连线进行电气连接和数据通讯。其中主控板模块的接口如下：CN0与谐波分析仪通讯接口；CN1、CN2、CN3分别为A、B、C三相负载电流采样输入接口；CON1主控板模块供电电源接口；CON2、CON3直流传感器输入接口；CON4、CON5、CON6分别为A、B、C三相补偿电流采样输入接口；CON8风机控制输出接口；CON9各种故障保护输出接口；CON10主控板控制信号输出接口。驱动板模块接口如下：JP1驱动模块控制信号输入接口；JP2驱动模块供电电源输入接口；JP3功率器件驱动信号输出接口。保护模块接口如下：BH1故障保护输入接口；BH2风机控制输入接口；BH3输入控制电源输入接口；BH4保护板供电电源输入接口；BH5温度采样输入接口；BH6直流电压采样输入接口；BH7各种故障保护输出接口。功率输出模块接口如下：GL1、GL2、GL3分别为A、B、C三相补偿电流输出接口；GL4直流电压正极输入接口；GL5直流电压负极输入接口；GL6功率器件驱动信号输入接口；GL7温度检测输出接口；GL8直流电压采样输出接口。储能模块接口如下：CE1直流电压正极输出接口；CE2直流电压中性点输出接口；CE3直流电压负极输入接口；CE4直流电压检测输出接口。电源模块接口如下：DY1工作电压输入接口；DY2主控板模块供电电源输出接口；DY3驱动板模块供电电源输出接口；DY4保护板模块供电电源输出接口。
采用定义的标准接口来达到不同模块之间的连接和数据通讯。各模块按功能不同安装在不同的专用屏蔽板上；输入端子COM1的6、7、8、9端子分别与主控板模块的CN0、CN1、CN2、CN3端子连接；输入端子COM1的1、2与电源模块的DY1端子相连；输入端子COM1的1、2、3端子与保护板模块的BH3端子相连；主控板模块CON8、CON9端子分别与保护板模块的BH2、BH1端子相连；主控板模块CON10端子与驱动板模块的JP1端子相连；主控板模块CON1端子与电源模块的DY2端子相连；主控板模块CON2、CON3端子与功率输出模块的GL8端子相连；主控板模块CON4、CON5、CON6端子分别与补偿电流采样传感器LH3、LH2、LH1相连；驱动板模块JP3端子与功率输出模块GL6端子相连；驱动板模块JP2端子与电源模块DY3端子相连；保护板模块BH4端子与电源模块端子DY4相连；保护板模块BH5端子与功率输出模块GL7端子相连；保护板模块BH6端子与储能模块CE4端子相连；储能模块CE1端子与功率输出模块GL4端子相连；储能模块CE3端子与功率输出模块GL5端子相连；储能模块CE2端子与输出端子N1相连；功率输出模块GL1、GL2、GL3端子分别与输出端子L11、L21、L31相连。
本发明的有益效果是：本发明将变流器模块化是为了得到更加稳定可靠、滤波效果好有源电力滤波器。各模块功能相对独立，每一块可单独更换，方便进行功能的升级扩容和故障维修，抗干扰能力强，滤波性能指标高，性能稳定可靠，安装接线方便简单，应用范围广泛，适用于各种场合要求。
附图说明
图1是本发明各模块直接接线连接示意图；
图中：
1-主控板模块；
2-驱动板模块；
3-保护板模块；
4-功率输出模块；
5-储能模块；
6-电源模块；
LH1-A相补偿电流采样传感器；
LH2-B相补偿电流采样传感器；
LH3-C相补偿电流采样传感器；
L11-A相补偿电流输出端子；
L21-B相补偿电流输出端子；
L31-C相补偿电流输出端子。
主控板模块各接口说明如下：
CN0-与谐波分析仪通讯接口；
CN1-A相负载电流采样输入接口；
CN2-B相负载电流采样输入接口；
CN3-C相负载电流采样输入接口；
CON1-主控板模块供电电源接口；
CON2-直流传感器输入接口；
CON3-直流传感器输入接口；
CON4-A相补偿电流采样输入接口；
CON5-B相补偿电流采样输入接口；
CON6-C相补偿电流采样输入接口；
CON8-风机控制输出接口；
CON9-各种故障保护输出接口；
CON10-主控板控制信号输出接口；
驱动板模块各接口说明如下：
JP1-驱动板模块控制信号输入接口；
JP2-驱动板模块供电电源输入接口；
JP3-功率器件驱动信号输出接口。
保护模块各接口说明如下：
BH1-故障保护输入接口；
BH2-风机控制输入接口；
BH3-二次控制电源输入接口；
BH4-保护板供电电源输入接口；
BH5-温度采样输入接口；
BH6-直流电压采样输入接口；
BH7-各种故障保护输出接口。
功率输出模块各接口说明如下：
GL1-A相补偿电流输出接口；
GL2-B相补偿电流输出接口；
GL3-C相补偿电流输出接口；
GL4-直流电压正极输入接口；
GL5-直流电压负极输入接口；
GL6-功率器件驱动信号输入接口；
GL7-温度检测输出接口；
GL8-直流电压采样输出接口。
储能模块各接口说明如下：
CE1-直流电压正极输出接口；
CE2-直流电压中性点输出接口；
CE3-直流电压负极输入接口；
CE4-直流电压检测输出接口。
电源模块各接口说明如下：
DY1-工作电压输入接口；
DY2-主控板模块供电电源输出接口；
DY3-驱动板模块供电电源输出接口；
DY4-保护板模块供电电源输出接口。
输入端子COM1说明如下：
COM1端子1-二次控制电源L1的接线端子；
COM1端子2-二次控制电源L2的接线端子；
COM1端子3-二次控制电源N的接线端子；
COM1端子4-故障控制输出公共端子；
COM1端子5-故障控制输出常开端子；
COM1端子6-与谐波分析仪通讯接口端子；
COM1端子7-A相负载电流采样输入端子；
COM1端子8-B相负载电流采样输入端子；
COM1端子9-C相负载电流采样输入端子。
具体实施方式
以下结合附图1和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构接线详述如下：
参见图1，一种模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器，该专用变流器按功能划分成六个功能模块，即主控板模块1、驱动板模块2、保护板模块3、功率输出模块4、储能模块5、电源模块6；而不同的模块之间通过如图1所示的端子接口、连线来达到电气连接和数据通讯的目的。各模块按功能不同安装不同的专用屏蔽板上。
所述主控板模块的接口如下：CN0与谐波分析仪通讯接口；CN1、CN2、CN3分别为A、B、C三相负载电流采样输入接口；CON1主控板模块供电电源接口；CON2、CON3直流传感器输入接口；CON4、CON5、CON6分别为A、B、C三相补偿电流采样输入接口；CON8风机控制输出接口；CON9各种故障保护输出接口；CON10主控板控制信号输出接口；所述驱动板模块接口如下：JP1驱动模块控制信号输入接口；JP2驱动模块供电电源输入接口；JP3功率器件驱动信号输出接口；所述保护模块接口如下：BH1故障保护输入接口；BH2风机控制输入接口；BH3输入控制电源输入接口；BH4保护板供电电源输入接口；BH5温度采样输入接口；BH6直流电压采样输入接口；BH7各种故障保护输出接口；所述功率输出模块接口如下：GL1、GL2、GL3分别为A、B、C三相补偿电流输出接口；GL4直流电压正极输入接口；GL5直流电压负极输入接口；GL6功率器件驱动信号输入接口；GL7温度检测输出接口；GL8直流电压采样输出接口；所述储能模块接口如下：CE1直流电压正极输出接口；CE2直流电压中性点输出接口；CE3直流电压负极输入接口；CE4直流电压检测输出接口；所述电源模块接口如下：DY1工作电压输入接口；DY2主控板模块供电电源输出接口；DY3驱动板模块供电电源输出接口；DY4保护板模块供电电源输出接口。
该模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器结构安装及接线如下：输入端子COM1的6、7、8、9端子分别与主控板模块的CN0、CN1、CN2、CN3端子连接；输入端子COM1的1、2与电源模块的DY1端子相连；输入端子COM1的1、2、3端子与保护板模块的BH3端子相连；主控板模块CON8、CON9端子分别与保护板模块的BH2、BH1端子相连；主控板模块CON10端子与驱动板模块的JP1端子相连；主控板模块CON1端子与电源模块的DY2端子相连；主控板模块CON2、CON3端子与功率输出模块的GL8端子相连；主控板模块CON4、CON5、CON6端子分别与补偿电流采样传感器LH3、LH2、LH1相连；驱动板模块JP3端子与功率输出模块GL6端子相连；驱动板模块JP2端子与电源模块DY3端子相连；保护板模块BH4端子与电源模块端子DY4相连；保护板模块BH5端子与功率输出模块GL7端子相连；保护板模块BH6端子与储能模块CE4端子相连；储能模块CE1端子与功率输出模块GL4端子相连；储能模块CE3端子与功率输出模块GL5端子相连；储能模块CE2端子与输出端子N1相连；功率输出模块GL1、GL2、GL3端子分别与输出端子L11、L21、L31相连。
工作原理如下：
三相四线有源电力滤波器专用变流器模块化结构中的核心控制模块是主控板模块1。主控板模块1通过接口CN1、CN2、CN3分别对A、B、C三相负载电流进行采样，然后对采集到的负载电流进行分析，计算出负载电流中所含的谐波电流，再通过接口CON10把控制信号输出到驱动板模块2的接口JP1，信号通过驱动板模块2放大后从JP3的接口输出到功率输出模块4的GL6，来控制功率输出模块中的功率器件从功率输出模块4的GL1、GL2、GL3向变流器的端子L11、L21、L31输出与电网A、B、C三相谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，主控板模块1再通过接口CON4、CON5、CON6分别对A、B、C三相补偿电流的进行采样，检验补偿电流的准确性。同时储能模块的CE2端子向变流器的端子N1输出中性线补偿电流，主控板模块1的接口CON2、CON3采集功率输出模块4中的直流电压，来调整整个系统直流侧的工作电压。主控板模块1通过接口CON8向保护板模块3的BH2输出风扇控制信号。主控板模块1通过接口CON9向保护板模块3的BH1输出故障信号，然后保护板模块3会通过接口BH7的控制主回路的通断达到保护作用，并且保护板模块3分别通过接口BH5、BH6采集温度和储能模块5内的直流电压值，来对整个系统进行过压、欠压及过热等故障保护，同时电源模块6的接口DY2、DY3、DY4分别为主控板模块1、驱动板模块2、保护板模块3提供所需工作电源。
上述参照具体实施例对该模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种模块化三相四线有源电力滤波器专用变流器，其特征在于：该专用变流器设有六个功能模块，即主控板模块、驱动板模块、保护板模块、功率输出模块、储能模块、电源模块；不同的模块之间对应设置硬件接口；所述主控板模块的接口如下：CN0与谐波分析仪通讯接口；CN1、CN2、CN3分别为A、B、C三相负载电流采样输入接口；CON1主控板模块供电电源接口；CON2、CON3直流传感器输入接口；CON4、CON5、CON6分别为A、B、C三相补偿电流采样输入接口；CON8风机控制输出接口；CON9各种故障保护输出接口；CON10主控板控制信号输出接口；所述驱动板模块接口如下：JP1驱动模块控制信号输入接口；JP2驱动模块供电电源输入接口；JP3功率器件驱动信号输出接口；所述保护模块接口如下：BH1故障保护输入接口；BH2风机控制输入接口；BH3输入控制电源输入接口；BH4保护板供电电源输入接口；BH5温度采样输入接口；BH6直流电压采样输入接口；BH7各种故障保护输出接口；所述功率输出模块接口如下：GL1、GL2、GL3分别为A、B、C三相补偿电流输出接口；GL4直流电压正极输入接口；GL5直流电压负极输入接口；GL6功率器件驱动信号输入接口；GL7温度检测输出接口；GL8直流电压采样输出接口；所述储能模块接口如下：CE1直流电压正极输出接口；CE2直流电压中性点输出接口；CE3直流电压负极输入接口；CE4直流电压检测输出接口；所述电源模块接口如下：DY1工作电压输入接口；DY2主控板模块供电电源输出接口；DY3驱动板模块供电电源输出接口；DY4保护板模块供电电源输出接口；
不同模块之间采用端子接口、连线进行电气连接和数据通讯；各模块按功能不同安装在不同的专用屏蔽板上；输入端子COM1的6、7、8、9端子分别与主控板模块的CN0、CN1、CN2、CN3端子连接；输入端子COM1的1、2与电源模块的DY1端子相连；输入端子COM1的1、2、3端子与保护板模块的BH3端子相连；主控板模块CON8、CON9端子分别与保护板模块的BH2、BH1端子相连；主控板模块CON10端子与驱动板模块的JP1端子相连；主控板模块CON1端子与电源模块的DY2端子相连；主控板模块CON2、CON3端子与功率输出模块的GL8端子相连；主控板模块CON4、CON5、CON6端子分别与补偿电流采样传感器LH3、LH2、LH1相连；驱动板模块JP3端子与功率输出模块GL6端子相连；驱动板模块JP2端子与电源模块DY3端子相连；保护板模块BH4端子与电源模块端子DY4相连；保护板模块BH5端子与功率输出模块GL7端子相连；保护板模块BH6端子与储能模块CE4端子相连；储能模块CE1端子与功率输出模块GL4端子相连；储能模块CE3端子与功率输出模块GL5端子相连；储能模块CE2端子与输出端子N1相连；功率输出模块GL1、GL2、GL3端子分别与输出端子L11、L21、L31相连。
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