CN105656045A - 一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体（1）和安装与外部壳体（1）内部的滤波器本体（8），FPGA？主控芯片内部设置有一级处理电路、谐波分析电路和调制电路。本发明利用具有高速硬件并行算法和高工作频率的FPGA？为主控芯片内部构建的硬件数据处理电路对采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理，再经谐波分析处理并及时以脉宽调制PWM？信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT？逆变电路，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行及时的补偿或抵消，主动消除电力谐波，整个结构具有科学合理、技术先进、补偿及时、稳定性高、精确滤除谐波等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器。
背景技术
有源电力滤波器（APF：Activepowerfilter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。利用可控功率半导体向电网注入与谐波源电流幅值相等相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零达到实时补偿谐波电流的目的，现有滤波器由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流并将模拟电流信号转换为数字信号并送入高速数字处理器DSP对信号进行处理，将谐波基波分离并以脉冲调制信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲驱动IGBT功率模块生长电网谐波电流幅值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体（1）和安装与外部壳体（1）内部的滤波器本体（8），在所述外部壳体（1）上设置有多个通孔（3），其中位于外部壳体（1）下侧的为进气口，位于外部壳体（1）上侧的为出气口，在每个通孔（3）的外侧设置有防雨帽（4），通孔（3）的最底部高于其对应的防雨帽（4）底部；所述的滤波装器本体（8）包括FPGA主控芯片和A\D转换电路，所述的FPGA主控芯片与A\D转换电路连接；所述的FPGA主控芯片内部设置有一级处理电路、谐波分析电路和调制电路，所述A\D转换电路的输出端与一级处理电路连接，所述的一级处理电路的输出端与谐波分析电路连接，所述的调制电路的输出端与谐波分析电路连接；其中，一级处理电路用于将经过A\D转换电路转换为数字信号的采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理；谐波分析电路，连接一级处理电路，用于将一级处理电路输出的限幅信号进行谐波分析，并将谐波与基波分离；调制电路，连接谐波分析电路，用于以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动外部IGBT功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
在所述的进气口和出气口上均安装有防尘垫（6）。
在所述的进气口和/或出气口上安装有风扇（5）。
在所述外部壳体（1）内还安装有电加热器（7）。
在所述外部壳体（1）内还安装有温度传感器，温度传感器连接到自动控制器，自动控制器的输出信号控制风扇（5）和/或电加热器（7）的工作状态。
在所述的FPGA主控芯片内还设置有微处理器，所述的微处理器连接谐波分析电路；其中，微处理器用于进行各电量参数显示处理以及人机交互控制处理，并与通讯端口和显示端口相连接。
所述的滤波装置本体还包括与A\D转换电路的输入端相连接的信号处理电路，由电网所采集的电压信号和负载电流信号经信号处理电路进行信号放大和整形处理以备传输到A\D转换电路进行高速A\D转换。
所述的滤波装置本体还包括与顺次连接的驱动电路、逆变电路和滤波电路，所述的驱动电路的输入端与调制电路连接；其中，由调制电路所产生的PWM调制脉冲通过所述的驱动电路将PWM脉冲放大到外部IGBT功率模块所需的电平；由驱动电路所输出的PWM脉冲经过所述的逆变电路调制生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流；利用所述的滤波电路将补偿电流中高频载波电流滤除，使得从滤波电路中注入电网中的补偿电流完全为电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流。
所述的逆变电路为IGBT逆变电路。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在壳体的侧壁上设置有多个通孔，多个通孔通常分为两个区域，一个区域位于壳体的侧壁上方，靠近壳体顶部的位置，该区域的通孔作为出气口，用于排出壳体内的高温气体；另一个区域位于壳体的侧壁下方，该区域位于壳体的底部，该区域的通孔作为进气口；在壳体上设置有与通孔对应的防雨帽，防雨帽整体呈弧形，其顶部连接在壳体上，其下端与壳体相隔一定的距离并围合形成气孔，该孔处于水平方向，上方的防雨帽起到防雨的作用，避免雨水从通孔进入壳体内部，而且，将通孔的水平最底位置设置成高于其对应的防雨帽最底位置，可以避免雨水顺着壳体的侧壁进入到壳体内，在通风的同时起到防水的作用，提高了室外机柜的实用性，解决了排气的问题。
（2）本发明有源电力滤波器，在进气口和出气口的区域安装防尘垫，防尘垫的优选结构为一块整体结构的海绵垫即可，其位于进气口和出气口，起到防止粉尘的目的；在进气口安装的风扇为进气扇，在出气口安装的为排气扇，通过进气扇和排风扇的安装可以提高空气经过机柜本体内的速度，从而提高换热效率，为了抵抗严寒，适应室外工作环境的多样性，可以在机柜本体内安装电加热器，电加热器可以为多个，也可以分布在不同的位置，当室外气温过低，不利于电子元件工作时，可以通过电加热器进行加热，同时关闭风扇，使得机柜本体内部的空气不流通，从而保持较为适宜的温度，有利于提高电子元件的寿命。
（3）本发明有源电力滤波器，以自动控制器作为控制核心，在机柜本体内安装一个或多个温度传感器，温度传感器采集机柜本体内的温度数据并送至自动控制器，自动控制器对温度数据进行比较计算，并作为控制风扇转动、或者是电加热器工作的控制信号，可以根据温度的值而控制风扇工作的数量、风扇的转速等，还可以控制电加热器的发热功率、加热时间等等参数。
（4）本发明利用具有高速硬件并行算法和高工作频率的FPGA为主控芯片内部构建的硬件数据处理电路对采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理，再经谐波分析处理并及时以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT逆变电路，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行及时的补偿或抵消，主动消除电力谐波，整个结构具有科学合理、技术先进、补偿及时、稳定性高、精确滤除谐波等特点。
（5）本发明所述的调制电路能够以脉宽调制PWM脉冲形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，具有噪声抵抗能力超强且可将噪声影响降低到最小的优点。
附图说明
图1为本发明外部壳体示意图；
图2为本发明通孔处横截面结构示意图；
图3为滤波装置本体原理框图；
图中，1-壳体，2-柜门，3-通孔，4-防雨帽，5-风扇，6-防尘垫，7-电加热器，8-滤波器本体。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：
如图1和图2所示，一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体1和安装与外部壳体1内部的滤波器本体8，在所述外部壳体1上设置有多个通孔3，其中位于外部壳体1下侧的为进气口，位于外部壳体1上侧的为出气口，在每个通孔3的外侧设置有防雨帽4，通孔3的最底部高于其对应的防雨帽4底部。在所述的进气口和出气口上均安装有防尘垫6。在所述的进气口和/或出气口上安装有风扇5。在所述外部壳体1内还安装有电加热器7。在所述外部壳体1内还安装有温度传感器，温度传感器连接到自动控制器，自动控制器的输出信号控制风扇5和/或电加热器7的工作状态。
具体地，外部壳体1整体呈长方体，配置有一个柜门2，在外部壳体1内安装有滤波器本体8，在外部壳体1的两侧均设置有通孔3，通孔3分布在外部壳体1侧壁的上部和下部，在下方的为进气口，在上部的为出气口，在进气口和出气口上均安装有防尘垫6和风扇5，防尘垫6采用整块的海绵制成并位于风扇5和机柜本体1之间，其中进气口安装的风扇5为进气扇，在出气口安装的为排气扇；在外部壳体1上设置有与通孔3对应的防雨帽4，防雨帽4整体呈弧形，其顶部连接在外部壳体1上，其下端与外部壳体1相隔一定的距离并围合形成气孔，该孔处于水平方向，上方的防雨帽4起到防雨的作用，避免雨水从通孔3进入机柜本体内部，通孔3的水平最底位置设置成高于其对应的防雨帽4最底位置；在壳体1内安装有多个电加热器7，还安装有自动控制器、温度传感器、以及报警器，自动控制器可以采用电路板实现，也可以采用PLC实现，温度传感器最为控制风扇5和电加热器7工作的控制信号，温度传感器采集外部壳体1内的空气温度，并传递至自动控制器，自动控制器根据预先设定的参数进行比较计算，当温度为设定值中的某一种情况时，风扇和电加热器处于预先设定的工作状态。
如图3所示，所述的滤波器本体2包括FPGA主控芯片和A\D转换电路，所述的FPGA主控芯片与A\D转换电路连接；所述的FPGA主控芯片内部设置有一级处理电路、谐波分析电路和调制电路，所述A\D转换电路的输出端与一级处理电路连接，所述的一级处理电路的输出端与谐波分析电路连接，所述的调制电路的输出端与谐波分析电路连接；其中，一级处理电路用于将经过A\D转换电路转换为数字信号的采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理；谐波分析电路，连接一级处理电路，用于将一级处理电路输出的限幅信号进行谐波分析，并将谐波与基波分离；调制电路，连接谐波分析电路，用于以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动外部IGBT功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。利用具有高速硬件并行算法和高工作频率的FPGA主控芯片内部由一级处理电路、谐波分析电路、和调制电路所搭载的数据采集处理电路对采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理，再经谐波分析处理并及时以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT逆变电路，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行及时的补偿或抵消，主动消除电力谐波，整个结构具有科学合理、技术先进、补偿及时、稳定性高、精确滤除谐波等特点。
在所述的FPGA主控芯片内还设置有微处理器，所述的微处理器连接谐波分析电路；其中，微处理器用于进行各电量参数显示处理以及人机交互控制处理，并与通讯端口和显示端口相连接。利用通讯端口与人机交互组件进行沟通，并通过显示端口将经过FPGA主控芯片处理后的各电量参数输出到显示设备上进行显示。
所述的滤波装置本体还包括与A\D转换电路的输入端相连接的信号处理电路，由电网所采集的电压信号和负载电流信号经信号处理电路进行信号放大和整形处理以备传输到A\D转换电路进行高速A\D转换。
所述的滤波装置本体还包括与顺次连接的驱动电路、逆变电路和滤波电路，所述的驱动电路的输入端与调制电路连接；其中，由调制电路所产生的PWM调制脉冲通过所述的驱动电路将PWM脉冲放大到外部IGBT功率模块所需的电平；由驱动电路所输出的PWM脉冲经过所述的逆变电路调制生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流；利用所述的滤波电路将补偿电流中高频载波电流滤除，使得从滤波电路中注入电网中的补偿电流完全为电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流。
所述的逆变电路为IGBT逆变电路。。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。较之其他功率管具有驱动功率小、输出电流大、击穿电压高、工作频率高等优点。
Claims (9)
1.一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体（1）和安装与外部壳体（1）内部的滤波器本体（8），其特征在于：在所述外部壳体（1）上设置有多个通孔（3），其中位于外部壳体（1）下侧的为进气口，位于外部壳体（1）上侧的为出气口，在每个通孔（3）的外侧设置有防雨帽（4），通孔（3）的最底部高于其对应的防雨帽（4）底部；所述的滤波装器本体（8）包括FPGA主控芯片和A\D转换电路，所述的FPGA主控芯片与A\D转换电路连接；所述的FPGA主控芯片内部设置有一级处理电路、谐波分析电路和调制电路，所述A\D转换电路的输出端与一级处理电路连接，所述的一级处理电路的输出端与谐波分析电路连接，所述的调制电路的输出端与谐波分析电路连接；其中，一级处理电路用于将经过A\D转换电路转换为数字信号的采样数据进行量化处理、数字滤波以及限幅处理；谐波分析电路，连接一级处理电路，用于将一级处理电路输出的限幅信号进行谐波分析，并将谐波与基波分离；调制电路，连接谐波分析电路，用于以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动外部IGBT功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
2.根据权利要求1所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：在所述的进气口和出气口上均安装有防尘垫（6）。
3.根据权利要求2所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：在所述的进气口和/或出气口上安装有风扇（5）。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：在所述外部壳体（1）内还安装有电加热器（7）。
5.根据权利要求4所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：在所述外部壳体（1）内还安装有温度传感器，温度传感器连接到自动控制器，自动控制器的输出信号控制风扇（5）和/或电加热器（7）的工作状态。
6.根据权利要求1所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：在所述的FPGA主控芯片内还设置有微处理器，所述的微处理器连接谐波分析电路；其中，微处理器用于进行各电量参数显示处理以及人机交互控制处理，并与通讯端口和显示端口相连接。
7.根据权利要求1所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的滤波装置本体还包括与A\D转换电路的输入端相连接的信号处理电路，由电网所采集的电压信号和负载电流信号经信号处理电路进行信号放大和整形处理以备传输到A\D转换电路进行高速A\D转换。
8.根据权利要求1所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的滤波装置本体还包括与顺次连接的驱动电路、逆变电路和滤波电路，所述的驱动电路的输入端与调制电路连接；其中，由调制电路所产生的PWM调制脉冲通过所述的驱动电路将PWM脉冲放大到外部IGBT功率模块所需的电平；由驱动电路所输出的PWM脉冲经过所述的逆变电路调制生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流；利用所述的滤波电路将补偿电流中高频载波电流滤除，使得从滤波电路中注入电网中的补偿电流完全为电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流。
9.根据权利要求8所述的一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的逆变电路为IGBT逆变电路。
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|---|---|---|---|---|
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| CN203707781U (zh) * | 2014-03-12 | 2014-07-09 | 兴盛电器股份有限公司 | 有源滤波器 |
| CN204597480U (zh) * | 2015-05-12 | 2015-08-26 | 国家电网公司 | 一种有源电力滤波器 |
| CN205544280U (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-31 | 成都天进仪器有限公司 | 一种带有散热功能的智能电网有源电力滤波器 |
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