CN102403714A - 一种用于模块式有源滤波器的直流均压板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模块式有源滤波器的直流均压板，包括第一、第二均压电阻、第一、第二信号转换电阻和一比较器，其中，所述第一、第二均压电阻阻值相等且串联，其两端和串接点分别连接有源滤波器中每条串联支路的两端和中点，每条串联支路由偶数个电容串联而成；所述第一、第二信号转换电阻分别连接在所述第一均压电阻的两端和所述直流均压板的输出端口之间；所述比较器的正端连接所述第一均压电阻与所述第一信号转换电阻的相接端，负端接外部的参考电压，输出端连接所述直流均压板的输出端口；所述直流均压板的输出端口连接一控制板。本发明除了对模块式有源滤波器内的电容进行均压外，还具有直流高压信号转换和直流电压的过压保护的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模块式有源滤波器的直流均压板。
背景技术
有源滤波器现已越来越广泛的用于电网谐波的治理，为解决传统柜式结构现场维护不方便等问题，模块式有源滤波器亦已开始得到研制和应用。但相比柜式结构，模块式结构因内部空间有限，所以很多柜式结构的设计无法直接延用。
有源滤波器运行时直流电压较高且需要较大电容来支撑直流电压，所以基本都采用多个电解电容串并的方式。为保证各串联电容之间电压均等，会在每个电容两端并一个电阻。这样会有多个电阻并在直流电压两端，在装置运行时，电阻会非常热(＞150℃)。模块式有源滤波器的结构非常紧凑，电阻的发热可能会损坏与其邻近的器件，如直流正负铜排之间的绝缘膜等，从而损坏装置；另外有源滤波器控制部分需采集直流电压以进行控制，因电压较高不利于控制板设计的简化；此外，直流过压是造成有源滤波装置损坏的一个常见原因，其会造成IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块和电容等关键器件的损坏，甚至引发火灾，所以对直流过压的保护要求必须可靠，现控制板都带有直流过压的硬件保护，但当该回路故障使保护失效时将直接威胁装置的安全。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在一种用于模块式有源滤波器的直流均压板，除了对模块式有源滤波器内的电容进行均压外，该直流均压板还包括直流高压信号转换和直流电压的过压保护功能。
本发明的技术方案是：
一种用于模块式有源滤波器的直流均压板，所述有源滤波器包括引有两根直流母线的IGBT模块和并联在所述直流母线间的若干串联支路，每条串联支路分为串接的两部分，该两部分的串接点称为中点，且所述每部分均由n/2个电容串联而成，n为正偶数；
所述直流均压板包括第一信号转换电阻、第二信号转换电阻、一比较器、第一均压电阻和第二均压电阻，其中：
所述第一、第二均压电阻相互串联并接于所述两根直流母线之间，该第一、第二均压电阻的串接点与所述每条串联支路的中点分别连接，且所述第一、第二均压电阻的阻值相等；
所述第一信号转换电阻的一端连接所述第一均压电阻与所述直流母线的相接端，另一端连接所述直流均压板的输出端口；
所述第二信号转换电阻的一端连接所述第一均压电阻与第二均压电阻的串接点，另一端连接所述直流均压板的输出端口；
所述比较器的正端连接所述第一均压电阻与所述第一信号转换电阻的相接端，负端接外部的参考电压，输出端连接所述直流均压板的输出端口；
所述直流均压板的输出端口连接一控制板。
上述的用于模块式有源滤波器的直流均压板，其中，所述每个均压电阻的阻值小于所述每条串联支路中每部分的n/2个电容串联形成的等效电阻。
上述的用于模块式有源滤波器的直流均压板，其中，所述第一、第二均压电阻与所述直流母线、所述每条串联支路的中点均通过高压线连接；所述直流均压板的输出端口通过排线或绞线连接所述控制板。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明具有以下优点：
1)本发明能对模块式有源滤波器内串联的各电容进行均压，以保证各电容电压一致，防止因电压不均造成个别电容损坏。
2)本发明具有直流高压信号转换的功能，用于将高压的直流电容电压、直流中点电压变换为低压和小电流的信号便于控制板的采样。
3)本发明具有直流电压的过压保护功能，通过分压原理将直流电压与设定的参考电压比较，以实现过压保护功能，该保护作为控制板直流过压的后备保护，提高装置的可靠性和安全性。
4)本发明可以灵活放置于模块式有源滤波器内比较空阔或空气流通比较好的位置，从而降低电阻发热或减小电阻发热对其它部分的影响。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的用于模块式有源滤波器的直流均压板，其中，有源滤波器包括引有两根直流母线的IGBT模块2和并联在所述直流母线间的若干串联支路，每条串联支路分为串接的两部分，该两部分的串接点称为串联支路的中点，且每部分均由n/2个电容C串联而成，n为正偶数；
本实施例中，n＝2，且只有两条串联支路，即总共4个电容C，每两个电容C串联后再相互并联，如图1；
直流均压板1包括第一均压电阻11、第二均压电阻12、第一信号转换电阻13、第二信号转换电阻14和一比较器15，其中：
第一、第二均压电阻11、12相互串联后并通过高压线接于所述两根直流母线之间，即与所述每条串联支路并联，第一、第二均压电阻11、12的串接点与所述每条串联支路的中点分别通过高压线连接，第一、第二均压电阻11、12的阻值相等；
第一信号转换电阻13的一端连接第一均压电阻11与所述直流母线的相接端，另一端连接直流均压板1的输出端口16；
第二信号转换电阻14的一端连接第一均压电阻11与第二均压电阻12的串接点，另一端连接直流均压板1的输出端口16；
比较器15的正端连接第一均压电阻11与第一信号转换电阻13的相接端，比较器15的负端接外部的参考电压Uref，比较器15的输出端连接直流均压板的输出端口16；本实施例中，比较器15选用的型号为LM393。
直流均压板1的输出端口16通过排线或绞线连接控制板3。
第一、第二均压电阻11、12的阻值小于所述每条串联支路中每部分的n/2个电容C串联后形成的等效电阻，在本实施例中，有两条串联支路，每条串联支路中串接的两部分均只有一个电容C，即第一、第二均压电阻11、12的阻值小于每个电容C的等效电阻。
本发明的工作原理：
本发明中的第一、第二均压电阻11、12使所述每条串联支路上的每个电容C两端的电压等值分配，从而达到均压的作用；第一、第二信号转换电阻13、14将高直流电压信号和串联支路中点电压信号转换为小电流信号，然后通过输出端口16送给控制板3，实现直流高压信号的转换的功能；直流电压的过压保护功能采用直接比较的方式实现，首先利用第一信号转换电阻13将直流电压变换为小的电压信号，该信号直接送入比较器15的正端，比较器15负端接相应的参考电压Uref，同时比较器15将比较结果通过输出端口16引入控制板3，当直流电压高于设计保护值时，比较器15输出保护信号，触发控制板3采取相应的保护措施。
综上所述，本发明除了能对模块式有源滤波器内的电容进行均压外，还具有直流高压信号转换和直流电压的过压保护功能，并可以灵活放置于模块式有源滤波器内比较空阔或空气流通比较好的位置，从而降低电阻发热或减小电阻发热对其它部分的影响。本发明简单、实现成本极低，具有极强的实用性。
以上实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于模块式有源滤波器的直流均压板，所述有源滤波器包括引有两根直流母线的IGBT模块和并联在所述直流母线间的若干串联支路，每条串联支路分为串接的两部分，该两部分的串接点称为中点，且所述每部分均由n/2个电容串联而成，n为正偶数；其特征在于，
所述直流均压板包括第一均压电阻、第二均压电阻、第一信号转换电阻、第二信号转换电阻和一比较器，其中：
所述第一、第二均压电阻相互串联并接于所述两根直流母线之间，该第一、第二均压电阻的串接点与所述每条串联支路的中点分别连接，且所述第一、第二均压电阻的阻值相等；
所述第一信号转换电阻的一端连接所述第一均压电阻与所述直流母线的相接端，另一端连接所述直流均压板的输出端口；
所述第二信号转换电阻的一端连接所述第一均压电阻与第二均压电阻的串接点，另一端连接所述直流均压板的输出端口；
所述比较器的正端连接所述第一均压电阻与所述第一信号转换电阻的相接端，负端接外部的参考电压，输出端连接所述直流均压板的输出端口；
所述直流均压板的输出端口连接一控制板。
2.根据权利要求1所述的用于模块式有源滤波器的直流均压板，其特征在于，所述每个均压电阻的阻值小于所述每条串联支路中每部分的n/2个电容串联形成的等效电阻。
3.根据权利要求1或2所述的用于模块式有源滤波器的直流均压板，其特征在于，所述第一、第二均压电阻与所述直流母线、所述每条串联支路的中点均通过高压线连接；所述直流均压板的输出端口通过排线或绞线连接所述控制板。
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