CN201075697Y - 有源滤波电力节电器 - Google Patents

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Abstract

一种电力终端节电器，属于电力保护技术领域，可以提供超前或滞后的无功补偿的无功电流，用于改善电网的功率因数和实现动态无功补偿，节约电能。该系统由两大部分组成。指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，将其反极性作用后发出补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。

Description

有源滤波电力节电器
技术领域：
本实用新型是一种安全可靠的节电装置，安装在三相交流低压电路中，能在节电的同时，对所有用电设备进行良好的保护。
背景技术：
目前，用于节电的技术主要为降压节电技术和变频节电技术，降压节电技术主要针对灯光线路，对灯光亮度有一定的影响。变频节电技术主要针对风机、水泵等可调速电机，在节电的同时，产生大量的奇次谐波，对其它用电设备以及馈电线路构成安全威胁。同时，也有部分并联节电技术，通过吸收谐波、浪涌来节电，对用电线路进行无功补偿，节电量极为有限。
发明内容：
为了克服降压节电技术和变频节电技术的弊端，不但要达到节电保护的积极作用，而且要有极高的安全性和可靠性，使用并联式有源滤波节电技术，并联接入在低压电力系统的变压器二次端、低压二级配电柜出线口及小型负载支路总线或大型负载的上端。由控制电路和主电路组成，其补偿原理如图1所示，控制电路采集负载电压e1，e2和电流i1，i2，运算出补偿电流指令值ic，经PWM控制电路和驱动主电路中的IGBT。主电路为电压型逆变器，用于产生所需的补偿电流ic，补偿负载电流中的谐波分量。
附图说明：
附图1为有源滤波节电器原理框架图；
附图2为有源滤波节电器工作原理图；
附图3为内部电路图；
附图4为控制回路图。
具体实施方式：
如图2所示内部工作原理：断路器合闸后，通过预充电阻对DC母线的电容充电，这个过程持续8秒钟，防止上电后对DC母线电容器的瞬间充击。当母线电压Vdc达到额定值后，预充电接触器闭合。直流电容作为储能元件，通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。同时，直流电容通过电源PCB向内部的控制PCB和电子电路提供电源。
有源滤波器通过外部CTe采集电流信号送至控制PCB的谐波分离模块，该模块将基波成分分离，将谐波成分送至调节和监测模块，该模块会将采集到的系统谐波成分和IGBT逆变器将补偿谐波电流注入到电网中，实现滤除谐波功能。
如图3所示内部电路控制系统及外围电路采用贴片元件安装，控制系统的可靠性和抗干扰能力强。控制的核心为高速双数字信号处理芯片，信号采集高速、实时、准确、处理速度快。实现了对电网谐振、谐波电流的实时跟踪补偿，从相位上完全抵消谐波，维护简单，具有电子式过载保护功能。起动了安全、节电以及保护的三重功效。产品为柜式结构，内分PLC线路板接插件部分，电源转换部分、线路控制部分。
指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。
如图4所示有源电力滤波器控制回路的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器(储能元件为电容)和电流型有源滤波器(储能元件为电感)。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少，效率高，是目前国内外绝大多数有源滤波器采用的主电路结构。电流型有源滤波器由于电流侧电感上始终有电流流过，该电流在电感内阻上将产生较大损耗，所以目前较少采用。

Claims (6)

1.产品由集成主芯片和数模混合控制电路组成。其特征在于：产品为柜式结构，输入电源通过集成线路板接插件部分进入电源转换部分最后进入到线路，所述集成线路板为密封的贴片元件，并涂三防漆进行绝缘密封。
2.按照权利要求1所述的有源电力滤波节电器，其特征在于：所述线路系统又分为电流检测电路和补偿电流发生电路，从不同角度对电网进行消谐补偿。
3.按照权利要求1所述的有源电力滤波节电器，其特征在于：所述电源转换部分的主电路PWM逆变器直流侧储能元件为电容，为电压型有源滤波节电器。
4.按照权利要求1所述的有源电力滤波节电器，其特征在于：所述电源转换部分的主电路PWM逆变器直流侧储能元件为电抗，为电流型有源滤波节电器。
5.按照权利要求2、3所述的有源电力滤波节电器，其特征在于：通过预充电阻对DC母线的电容充电，防止上电后对DC母线电容器的瞬间充击。当母线电压Vdc达到额定值后，，预充电接触器闭合。直流电容作为储能元件，为通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。同时，直流电容通过电源PCB向内部的控制PCB和电子电路提供电源。
6.按照权利要求1所述的有源电力滤波节电器，其特征在于：所述线路控制部分为三相四线制。
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