CN103311928A - 一种低压动态有源滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低压动态有源滤波器，该滤波器并联在电网线路上，包括依次连接的检测电路、主控电路和逆变电路，所述的检测电路和逆变电路均连接电网线路；检测电路检测电网线路上的负载电流信息，并将其发送至主控电路，主控电路根据负载电流信息，计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电路，控制逆变电路输出与负载电流的谐波成分大小相等、相位相反的谐波电流至电网线路。与现有技术相比，本发明各个部件的集成度高，可以快速、连续地进行谐波综合补偿，而且该滤波器成本低、占地面积小、响应快速、节能，而且稳压效果明显、全程功率因数高。

Description

一种低压动态有源滤波器
技术领域
本发明涉及一种滤波器，尤其是涉及一种低压动态有源滤波器。
背景技术
电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。目前我国内工业企业的谐波污染十分严重，尤其是早些年为了节能，引入的变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20％、11％、6％，这对于小功率的用户而言，还不怎样，但对于大功率的用户来说，危害就很大了，对于中频炉用户，它用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器无功补偿，无法投入电容器，有的即便投入了，也对5次谐波电流放大了1.8～3.8倍以上，使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加，缩短了设备的使用寿命，多交了电费。
目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种，无源滤波和有源滤波。而有源滤波器由于同无源滤波器比较，治理效果好，可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，而逐渐取代无源滤波。一般APF(Active Power Filter)有源电力滤波器其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统，外部结构一般以工控柜模式安装，占地较大，安装时需预留较大区域。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低压动态有源滤波器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种低压动态有源滤波器，该滤波器并联在电网线路上，包括依次连接的检测电路、主控电路和逆变电路，所述的检测电路和逆变电路均连接电网线路；检测电路检测电网线路上的负载电流信息，并将其发送至主控电路，主控电路根据负载电流信息，计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电路，控制逆变电路输出与负载电流的谐波成分大小相等、相位相反的谐波电流至电网线路。
所述的检测电路包括相互连接的电流互感器和模数转换器，所述的电流互感器连接电网线路，采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，所述的模数转换器连接主控电路，将模拟信号转换为数字信号输出至主控电路。
所述的主控电路包括两个DSP芯片和一个ARM芯片，芯片之间采用高速SPI型接口，并通过DMA方式进行通讯。
所述的DSP芯片用于根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，并产生对应的PWM信号，所述的ARM芯片设有RS232、RS485和RJ45接口，用于连接外围设备。
所述的逆变电路为全桥逆变电路。
所述的滤波器还包括输出电抗器，该输出电抗器串联在逆变电路的输出端与电网线路之间。
所述的滤波器还包括显示模块，该显示模块连接主控电路。
所述的滤波器还包括一个外壳，所述的检测电路、主控电路和逆变电路均设在外壳内，该外壳尺寸小于或等于225×450×200cm。
与现有技术相比，本发明各个部件的集成度高，主控电路采用两个DSP加一个ARM的三芯片控制方式，可以快速、连续地进行谐波综合补偿，而且该滤波器成本低、占地面积小、响应快速、节能，而且稳压效果明显、全程功率因数高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种低压动态有源滤波器，该滤波器并联在电网线路6上，包括依次连接的检测电路1、主控电路2、逆变电路3和输出电抗器4，逆变电路3的输出端串联输出电抗器4后再接入电网线路6。
其中，检测电路1包括相互连接的电流互感器和模数转换器，电流互感器连接电网线路6，采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，模数转换器连接主控电路2，将模拟信号转换为数字信号输出至主控电路2。主控电路2包括了两个DSP芯片和一个ARM芯片，芯片之间采用高速SPI型接口，并通过DMA方式进行通讯。DSP芯片用于根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，并产生对应的PWM信号，ARM芯片设有RS232、RS485和RJ45接口，用于连接显示模块5、上位机等外围设备，逆变电路3为全桥逆变电路。
该滤波器还包括一个外壳，其他各个部件均设在该外壳内，该外壳尺寸小于或等于225×450×200cm，使得本发明的占地面积小，可以采用壁挂式的安装方式。
本发明的工作原理为：
检测电路1的电流互感器连接电网线路6，采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，模数转换器连接主控电路2，将模拟信号转换为数字信号输出至主控电路2，主控电路2中的DSP芯片根据负载电流信息，计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电3，控制逆变电路3输出与负载电流的谐波成分大小相等、相位相反的谐波电流经由输出电抗器4至电网线路6。

Claims (8)

1.一种低压动态有源滤波器，该滤波器并联在电网线路上，其特征在于，所述的滤波器包括依次连接的检测电路、主控电路和逆变电路，所述的检测电路和逆变电路均连接电网线路；检测电路检测电网线路上的负载电流信息，并将其发送至主控电路，主控电路根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电路，控制逆变电路输出与负载电流的谐波成分大小相等、相位相反的谐波电流至电网线路。
2.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的检测电路包括相互连接的电流互感器和模数转换器，所述的电流互感器连接电网线路，采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，所述的模数转换器连接主控电路，将模拟信号转换为数字信号输出至主控电路。
3.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的主控电路包括两个DSP芯片和一个ARM芯片，芯片之间采用高速SPI型接口，并通过DMA方式进行通讯。
4.根据权利要求3所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的DSP芯片用于根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，并产生对应的PWM信号，所述的ARM芯片设有RS232、RS485和RJ45接口，用于连接外围设备。
5.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的逆变电路为全桥逆变电路。
6.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的滤波器还包括输出电抗器，该输出电抗器串联在逆变电路的输出端与电网线路之间。
7.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的滤波器还包括显示模块，该显示模块连接主控电路。
8.根据权利要求1所述的一种低压动态有源滤波器，其特征在于，所述的滤波器还包括一个外壳，所述的检测电路、主控电路和逆变电路均设在外壳内，该外壳尺寸小于或等于225×450×200cm。
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