CN106374482A - 一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，连接在电网与负载之间输电线路上，包括电流互感器、AD转换器、中央处理器、PWM波产生器、逆变器、熔断器、电抗器和多个不同容量的分级电容组，所述电流互感器设于负载侧输电线路上并连接谐波提取器，所述AD转换器连接中央处理器，所述中央处理器连接PWM波产生器，所述PWM波产生器连接逆变器，所述逆变器和熔断器分别连接电网侧输电线路，所述电抗器连接熔断器，所述熔断器通过投切开关连接多个分级电容组。与现有技术相比，本发明具有安装方便、造价很低、配置灵活多变、检修维护方便、操作直观等优点。

Description

一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置
技术领域
本发明涉及一种电力有源滤波装置，尤其是涉及一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置。
背景技术
配电系统中无功负载如轧钢机、注塑机、异步电机和港口起重机等会引起的电压跌落及低功率因数。现有的配电网无功补偿装置主要为无源式的固定电容器FC，晶闸管投切电容器等。上述装置存在以下不足：FC不能补偿变化的无功，响应速度比较慢；TSC可以对无功进行分级补偿，但无功连续变化时，不能做到完全补偿，同时不能滤除谐波；FC-TCR组合可以对无功连续补偿，但TCR会产生谐波，同时由于TCR只能产生滞后无功，因此FC的容量与TCR容量之和要大于系统所需补偿的无功容量。一般电力有源滤波装置在补偿谐波同时，可以为系统提供一定的无功功率，但受限于装置本身容量的限制，对系统中较大的无功需求时，显得有些力不从心。
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带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，具有安装方便、造价很低、配置灵活多变、检修维护方便、操作直观等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，连接在电网与负载之间输电线路上，包括电流互感器、AD转换器、中央处理器、PWM波产生器、逆变器、熔断器、电抗器和多个不同容量的分级电容组，所述电流互感器设于负载侧输电线路上并连接谐波提取器，所述AD转换器连接中央处理器，所述中央处理器连接PWM波产生器，所述PWM波产生器连接逆变器，所述逆变器和熔断器分别连接电网侧输电线路，所述电抗器连接熔断器，所述熔断器通过投切开关连接多个分级电容组；
电流互感器检测负载电流，经AD转换器模数转化后，中央处理器提取负载电流中的谐波成分和基波无功分量，通过投切开关切换连接电抗器的分级电容组进而分级地无功补偿，同时通过PWM波产生器控制逆变器进行无功补偿和谐波补偿。
所述中央处理器为ARM+DSP双核处理器。
还包括中央处理器的液晶显示屏和温湿度检测器，所述温湿度检测器连接有报警器。
所述逆变器采用由IGBT构成的三相全桥逆变电路。
所述分级电容组为由三个电容星形接法组成的电容组或由三个电容三角形接法组成的电容组。
所述电流互感器为三个霍尔电路传感器。
所述中央处理器连接有与上位机无线连接的无线发射器。
所述投切开关为接触器、晶闸管开关或复合开关。
还包括壳体，该户外型电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，所述壳体内设有风冷机和散热孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)由电流互感器、AD转换器、中央处理器、PWM波产生器、逆变器构成有源滤波模块，同时由熔断器、电抗器和多个不同容量的分级电容组构成无源滤波模块，在补偿谐波的同时，可以通过电容投切的方式连续平滑的补偿系统的无功，一方面可以减小谐波污染，同时在电网电压谐波含量不高的工况下，可以有效降电容器组的经济成本，减小装置体积。
2)中央处理器采用ARM+DSP双核处理器保证数据处理精准快速，通过无线发射器实现远程监控，具有安装方便、造价很低、检修维护方便的优点，同时配置液晶显示屏，操作直观，温湿度检测器检测该装置的工作环境，通过报警器防止装置过热。
3)采用壳体落地式一体式结构，应用于户外，为户外型设备，增加风冷机与散热孔，保证良好的散热性能。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图。
图中：1、电流互感器，2、AD转换器，3、中央处理器，4、PWM波产生器，5、逆变器，6、熔断器，7、电抗器，8、投切开关，9、分级电容组，10、电网，11、负载。
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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，连接在电网10与负载11之间输电线路上，分为有源滤波模块和电容器模块，具体包括电流互感器1、AD转换器2、中央处理器3、PWM波产生器4、逆变器5、熔断器6、电抗器7和多个不同容量的分级电容组9，电流互感器1设于负载侧输电线路上并连接谐波提取器，AD转换器2连接中央处理器3，中央处理器3连接PWM波产生器4，PWM波产生器4连接逆变器5，逆变器5和熔断器6分别连接电网侧输电线路，电抗器7连接熔断器6，熔断器6通过投切开关8连接多个分级电容组9。投切开关8为接触器、晶闸管开关或复合开关。
其中，中央处理器3为ARM+DSP双核处理器，该ARM+DSP双核处理器处理效率高、可长时间稳定工作。逆变器5采用由IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)构成的三相全桥逆变电路。电流互感器1为三个频率50Hz至3kHz的霍尔电路传感器，工作频率范围大。
中央处理器3连接有与上位机无线连接的无线发射器，减少布线且实时性好。
分级电容组9为由三个电容星形接法组成的电容组或由三个电容三角形接法组成的电容组，分级电容组9为2～4个电容组，各电容组的容量不同，结构简单，即可实现分级切换不同电容组。
中央处理器3连接有液晶显示屏和温湿度检测器，液晶显示屏便于直观地显示工作状态，温湿度检测器连接有报警器，当该装置工作温度过高时，进行报警。
该户外型电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，壳体内设有风冷机和散热孔，散热性好。
当系统中的无功连续变化时，首先由分级电容组9自动地进行分级地无功补偿，然后系统中剩余的无功由有源滤波模块进行补偿。具体为：电流互感器1检测负载电流，经AD转换器2模数转化后，中央处理器3提取负载电流中的谐波成分和基波无功分量，通过投切开关8切换连接电抗器7的分级电容组9进而分级地无功补偿，同时通过PWM波产生器4控制逆变器5进行无功补偿和谐波补偿。
有源滤波模块可以实现无功的快速双向补偿，无功补偿容量等于无源无功补偿部分中的单位补偿容量，这样只需要较小容量的有源滤波模块与分级电容组9同时运行即可对负荷无功进行连续补偿。其次有源滤波模块可以滤除负载11产生的谐波电流，使电网电流仅含有与电网电压同相位的基波正序分量，一方面可以减小谐波污染，同时在电网电压谐波含量不高的工况下，可以有效降分级电容组9的经济成本，减小装置体积。

Claims (9)

1.一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，连接在电网(10)与负载(11)之间输电线路上，其特征在于，包括电流互感器(1)、AD转换器(2)、中央处理器(3)、PWM波产生器(4)、逆变器(5)、熔断器(6)、电抗器(7)和多个不同容量的分级电容组(9)，所述电流互感器(1)设于负载侧输电线路上并连接谐波提取器，所述AD转换器(2)连接中央处理器(3)，所述中央处理器(3)连接PWM波产生器(4)，所述PWM波产生器(4)连接逆变器(5)，所述逆变器(5)和熔断器(6)分别连接电网侧输电线路，所述电抗器(7)连接熔断器(6)，所述熔断器(6)通过投切开关(8)连接多个分级电容组(9)；
电流互感器(1)检测负载电流，经AD转换器(2)模数转化后，中央处理器(3)提取负载电流中的谐波成分和基波无功分量，通过投切开关(8)切换连接电抗器(7)的分级电容组(9)进而分级地无功补偿，同时通过PWM波产生器(4)控制逆变器(5)进行无功补偿和谐波补偿。
2.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述中央处理器(3)为ARM+DSP双核处理器。
3.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，还包括中央处理器(3)的液晶显示屏和温湿度检测器，所述温湿度检测器连接有报警器。
4.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述逆变器(5)采用由IGBT构成的三相全桥逆变电路。
5.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述分级电容组(9)为由三个电容星形接法组成的电容组或由三个电容三角形接法组成的电容组。
6.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述电流互感器(1)为三个霍尔电路传感器。
7.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述中央处理器(3)连接有与上位机无线连接的无线发射器。
8.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，所述投切开关(8)为接触器、晶闸管开关或复合开关。
9.根据权利要求1所述的一种带电容投切控制功能的户外型电力有源滤波装置，其特征在于，还包括壳体，该户外型电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，所述壳体内设有风冷机和散热孔。
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