CN105743090A - 一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器 - Google Patents

一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体（1）和安装在外部壳体（1）内部的滤波装置本体（2）；所述的滤波装置本体（2）包括调压保护机构（25）和至少一个并联在调压保护机构（25）上的滤波补偿机构；所述调压保护机构（25）连接在电路上，调压保护机构（25）包括电源（254），电源（254）依次连接电流信号采集模块（251）、运算模块（252）、驱动模块（253）和三相调压模块（255），所述驱动模块（253）通过控制器（256）连接空气开关（23）和报警器（24）。本发明增加了调压保护机构，调低电压，是滤波器能够补偿大功率负载，且根据电流情况测控电路，可以保护滤波器且在滤波器故障时及时通知工作人员。

Description

一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器
技术领域
本发明涉及一种用于大功率负载的补偿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，提供一种用于大功率负载的补偿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：一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体和安装在外部壳体内部的滤波装置本体，所述外部壳体的横断面呈圆形，外部壳体的内部通过一水平隔板分成上空腔和下空腔两部分，其中所述的滤波装置本体安装在上空腔内，与所述上空腔相对的外部壳体的上端设有排气口，与所述下空腔相对的外部壳体上设置有一组进气管；所述的进气管分别包括水平部，以及设置在水平部一端的第一弯曲部和设置在水平部另一端的第二弯曲部，第二弯曲部位于外部壳体内，第一弯曲部位于外部壳体外，各第二弯曲部的出气口的开口朝向同一圆周方向，各第一弯曲部的出气口的开口竖直向下；位于滤波装置本体与所述外部壳体的侧壁之间的水平隔板上设有用于连通上空腔和下空腔的连通孔，所述的连通孔均匀分布；所述的滤波装置本体包括调压保护机构和至少一个并联在调压保护机构上的滤波补偿机构；所述调压保护机构连接在电路上，调压保护机构包括电源，电源依次连接电流信号采集模块、运算模块、驱动模块和三相调压模块，所述电流信号采集模块架设在三相电路上，所述驱动模块通过控制器连接空气开关和报警器；所述滤波补偿机构包括串联的无源滤波器和有源电力滤波器，所述无源滤波器连接电路。
所述的第二弯曲部的出气口的开口方向水平，且与壳体的内侧壁相切。
所述的排气口上安装有排气扇。
所述的外部壳体的顶盖的外沿上设有用于遮雨的弯折板，所述的弯折板斜向下倾斜。
所述外部壳体的下端设有具有自锁功能的行走轮。
所述连通孔的直径为1cm，两连通孔孔心之间的距离为2.5cm。
所述无源滤波器由三条单调谐滤波器并联构成。
所述三条单调谐滤波器分别为5次、7次和11次特征谐波的单调谐滤波器。
所述报警器为蜂鸣器或警报灯。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过水平隔板将外部壳体的内腔划分成上下两个腔体，并将滤波装置本体安装在上空腔中，且在与上空腔相对的外部壳体的上端设有排气口，在与下空腔相对的外部壳体上设置有一组进气管；使用时，滤波装置本体与上空腔内的气体进行热交换，上空腔内的气体在热交换之后温度升高，之后通过排气口排出，此时上空腔内形成负压区，下空腔中的气体向上空腔中补入，之后下空腔成为负压区，外部壳体外的气体通过各进气管源源不断的补入下空腔内，如此循环往复，将滤波装置本体产生的热量带走，从而为滤波装置降温，进而增加滤波装置的使用寿命。
（2）本发明所述的进气管分别包括水平部，以及设置在水平部一端的第一弯曲部和设置在水平部另一端的第二弯曲部，第二弯曲部位于壳体内，第一弯曲部位于壳体外，各第二弯曲部的出气口的开口朝向同一圆周方向，经进气管补入的外界空气在下空腔中形成一涡旋，所述的涡旋产生一种吸力，从而便于将外部壳体外的空气更为快速的吸进下空腔中，进而便于下空腔得以快速充满气体，以便满足上空腔中的热交换需求。
（3）本发明在位于滤波装置本体与所述壳体的侧壁之间的水平隔板上设有用于连通上空腔和下空腔的连通孔，所述的连通孔均匀分布，这在很大程度上确保了滤波装置工作过程中，自下空腔补入的气体在上空腔中的均匀性，从而提高了有源电力滤波装置散热的均匀性，结构简单，较为实用。
（4）本发明的外部壳体的顶盖的外沿上设有用于遮雨的弯折板，所述的弯折板斜向下倾斜，遮雨板的使用，可在一定程度上防止下雨天雨水进入滤波装置，结构简单、较为实用。
（5）本发明增加了调压保护机构，调低电压，是滤波器能够补偿大功率负载，且根据电流情况测控电路，可以保护滤波器且在滤波器故障时及时通知工作人员。
附图说明
图1为本发明外部壳体结构示意图；
图2为第二弯曲部示意图；
图3为滤波器本体结构示意图；
图4为调压保护机构结构示意图；
图中，1-外部壳体，2-滤波装置本体，22-负载，23-空气开关，24-报警器，25-调压保护机构，251-电流信号采集模块，252-运算模块，253-驱动模块，254-电源，255-三相调压模块，256-控制器，3-水平隔板，4-上空腔，5-下空腔，6-排气口，7-连通孔，8-进气管，81-第一弯曲部，82-第二弯曲部，9-顶盖，10-弯折板，11-排气扇，12-行走轮。
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，一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体1和安装在外部壳体1内部的滤波装置本体2，所述外部壳体1的横断面呈圆形，外部壳体1的内部通过一水平隔板3分成上空腔4和下空腔5两部分，其中所述的滤波装置本体2安装在上空腔4内，与所述上空腔4相对的外部壳体2的上端设有排气口6，与所述下空腔5相对的外部壳体1上设置有一组进气管8；所述的进气管8分别包括水平部，以及设置在水平部一端的第一弯曲部81和设置在水平部另一端的第二弯曲部82，第二弯曲部82位于外部壳体1内，第一弯曲部81位于外部壳体1外，各第二弯曲部82的出气口的开口朝向同一圆周方向，各第一弯曲部81的出气口的开口竖直向下；位于滤波装置本体2与所述外部壳体1的侧壁之间的水平隔板3上设有用于连通上空腔4和下空腔5的连通孔7，所述的连通孔7均匀分布。
所述的第二弯曲部82的出气口的开口方向水平，且与外部壳体1的内侧壁相切。所述连通孔7的直径为1cm，两连通孔7孔心之间的距离为2.5cm。这在很大程度上确保了滤波装置工作过程中，自下空腔5补入的气体在上空腔4中的均匀性，从而提高了有源电力滤波装置散热的均匀性，结构简单，较为实用。
使用时，滤波装置本体2与上空腔4内的气体进行热交换，上空腔4内的气体在热交换之后温度升高，之后通过排气口6排出，此时上空腔4内形成负压区，下空腔5中的气体向上空腔4中补入，之后下空腔5成为负压区，外部壳体1外的气体通过各进气管8源源不断的补入下空腔5内。在滤波装置工作的过程中，上空腔4中热交换后的气体不断的通过排气口6排出，下空腔5中的气体不断的补入上空腔4中，而外部壳体1外的空气不断的补入下空腔5中，如此循环往复，将滤波装置本体2产生的热量带走，从而为滤波装置降温，进而增加滤波装置的使用寿命。其中，经各进气管8补入的外界空气在下空腔5中形成一涡旋，外部壳体1外的空气在上述涡旋的吸力作用下，更为快速的补入下空腔5，进而便于下空腔5得以快速充满，以便不间断的满足上空腔4中的热交换需求，进而提高滤波装置的散热效率。
滤波装置本体2安装在水平隔板3上，且为了提高滤波装置的散热效率，本发明在与滤波装置本体2的底部与外部壳体1之间的水平隔板3上也设有通孔，且在本实施方式中，上述水平隔板3上的通孔与水平隔板3上的连通孔7具有相同的形状与大小。其中，上述通孔的使用，增大了气体与滤波装置本体2之间的接触面积，从而在一定程度上提高了滤波装置的散热效率。
所述的有源电力滤波装置的外部壳体1的顶盖9的外沿上设有用于遮雨的弯折板10，所述的弯折板10斜向下倾斜，在将本发明用于室外时，所述的弯折板10可用于为滤波装置进行挡雨，尤其是可用于防止雨水通过排气口6进去滤波装置内，结构简单，较为实用；本实施方式所述的有源电力滤波装置的外部壳体1的下端设有具有自锁功能的行走轮12，不仅便于依据实际需要快速移动滤波装置，且在将滤波装置移动至所需的位置时，可通过行走轮12的锁止机构进行锁止，从而将滤波装置固定在某合适的位置；此外，在本实施方式中，在所述的排气口6上安装有排气扇11，排气扇11的使用，进一步加快了滤波装置外部壳体1中气流交换的速率，进而进一步提高了滤波装置的散热效率。
如图3和图4所示，所述的滤波器本体2包括调压保护机构25和至少一个并联在调压保护机构25上的滤波补偿机构；通过调压保护机构25可以实现降压的效果，将大功率负载22的高压降低，同时也会导致电流增大，所以要根据实际情况并联多个滤波补偿机构进行分流，防止电流过大损坏滤波补偿机构，以此实现补偿大功率负载22的目的。
为了实现对滤波器所在电路调压保护的目的，所述调压保护机构25并联在电路上，调压保护机构25包括电源254，电源254依次连接电流信号采集模块251、运算模块252、驱动模块253和三相调压模块255，所述电流信号采集模块251架设在三相电路上。通过电路的电流信号，运算模块252可以计算出需要调整多少电压，通过驱动模块253驱动三相调压模块855降低电压以实现对高功率负载22的补偿，同时测控电路，如果出现滤波器损坏而导致的电流变化，可以通过所述驱动模块253向控制器256发出信号，使空气开关23断开电路，并通过报警器24进行示警，所述报警器24为蜂鸣器或警报灯，让工作人员尽快发现问题并解决，防止谐波对电路的进一步损坏。在本实施例中，可以采用申请号为201520795291.8的运算模块和计算模块计算。即可以采用现有技术即可实现，并不需要对软件进行改进。
所述滤波补偿机构包括串联的无源滤波器26和有源电力滤波器27，所述无源滤波器26连接电路。且所述无源滤波器26由5次、7次和11次特征谐波的单调谐滤波器并联构成。由无源滤波器26对最常见的5次、7次和11次特征谐波进行处理，然后再由有源电力滤波器27进行进一步滤波，减小有源电力滤波器27的负担，更好地实现滤除谐波的目的。

Claims (9)

1.一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，包括外部壳体（1）和安装在外部壳体（1）内部的滤波装置本体（2），其特征在于：所述外部壳体（1）的横断面呈圆形，外部壳体（1）的内部通过一水平隔板（3）分成上空腔（4）和下空腔（5）两部分，其中所述的滤波装置本体（2）安装在上空腔（4）内，与所述上空腔（4）相对的外部壳体（1）的上端设有排气口（6），与所述下空腔（5）相对的外部壳体（1）上设置有一组进气管（2）；所述的进气管（2）分别包括水平部，以及设置在水平部一端的第一弯曲部（21）和设置在水平部另一端的第二弯曲部（22），第二弯曲部（22）位于外部壳体（1）内，第一弯曲部（21）位于外部壳体（1）外，各第二弯曲部（22）的出气口的开口朝向同一圆周方向，各第一弯曲部（21）的出气口的开口竖直向下；位于滤波装置本体（2）与所述外部壳体（1）的侧壁之间的水平隔板（3）上设有用于连通上空腔（4）和下空腔（5）的连通孔（7），所述的连通孔（7）均匀分布；所述的滤波装置本体（2）包括调压保护机构（25）和至少一个并联在调压保护机构（25）上的滤波补偿机构；所述调压保护机构（25）连接在电路上，调压保护机构（25）包括电源（254），电源（254）依次连接电流信号采集模块（251）、运算模块（252）、驱动模块（253）和三相调压模块（255），所述电流信号采集模块（251）架设在三相电路上，所述驱动模块（253）通过控制器（256）连接空气开关（23）和报警器（24）；所述滤波补偿机构包括串联的无源滤波器（26）和有源电力滤波器（27），所述无源滤波器（26）连接电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的第二弯曲部（22）的出气口的开口方向水平，且与壳体的内侧壁相切。
3.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的排气口（6）上安装有排气扇（11）。
4.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述的外部壳体（1）的顶盖（9）的外沿上设有用于遮雨的弯折板（10），所述的弯折板（10）斜向下倾斜。
5.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述外部壳体（1）的下端设有具有自锁功能的行走轮（12）。
6.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述连通孔的直径为1cm，两连通孔孔心之间的距离为2.5cm。
7.根据权利要求1所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述无源滤波器（26）由三条单调谐滤波器并联构成。
8.根据权利要求7所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述三条单调谐滤波器分别为5次、7次和11次特征谐波的单调谐滤波器。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于大功率负载的补偿的智能电网有源电力滤波器，其特征在于：所述报警器（24）为蜂鸣器或警报灯。
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