CN201682284U - 单晶炉滤波补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，提供了一种单晶炉滤波补偿电路。其包括控制电路、可控电源、滤波电路和谐波电流检测电路。所述控制电路的信号输入端与谐波电流检测电路连接，输出端与所述可控电源连接并控制所述可控电源的通断；所述滤波电路通过可控电源与三相电压源连接。所述滤波电路包括相并联的五次滤波电路和七次滤波电路，所述控制电路包括无功补偿控制器，可控电路为可控硅控制电源。本实用新型具有滤波效果好，使用简单、安全、可靠等优点。

Description

单晶炉滤波补偿电路
技术领域
本实用新型涉及一种滤波补偿电路，尤指一种用于单晶炉滤波柜中的滤波补偿电路，属电子电路技术领域。
背景技术
众所周知，谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。单晶炉是直拉法制备硅单晶的关键技术设备，用它来制作硅单晶，单晶的生长速度高，也容易实现人工控制，因此获得了较广泛的应用。但是，作为工业炉的重要分支之一，单晶炉在运行过程中，不仅会消耗大量电能，而且极易因为谐波而引起质量事故，因此，必须严格地滤除谐波。
滤波补偿通俗的讲就是谐波治理和无功补偿作为一个整体来进行考虑而形成的。传统的单晶炉主要采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，解决上述现有技术中的不足，提供一种滤波补偿电路，使其不仅可有效滤除大部分谐波，而且可对不同频率的谐波进行无功补偿。
以下是本实用新型为达到上述发明目的所采取的技术方案。
单晶炉滤波补偿电路，包括滤波电路、控制电路、可控电源和谐波电流检测电路。所述控制电路的信号输入端与谐波电流检测电路连接，输出端与所述可控电源连接并控制所述可控电源的通断；所述滤波电路通过可控电源与三相电压源连接。
优选地，所述控制电路包括一个无功补偿控制器，该控制器包括至少一个信号输入端和多个输出端，且信号输入端与所述谐波电流检测电路的输出端连接。
优选地，所述可控电源为可控硅控制电源，其控制极与所述无功补偿控制器的一个输出端相连接。
优选地，所述滤波电路包括一个星形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器和由三个单相滤波电容器星形连接组成的三相滤波电容器；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别串联一个所述单相滤波电容器后连接成公共端，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
优选地，所述滤波电路包括一个三角形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器和一个三相滤波电容器，所述三相滤波电容器由三个单相滤波电容器首尾相接而成；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
优选地，所述滤波电路包括一个三相滤波电抗器和两个以上的三相滤波电容器，每个所述三相滤波电容器由三个单相滤波电容器首尾相接而成且各三相滤波电容器为并联连接；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
优选地，所述三相电抗器的每相邻两相之间跨接有一个指示灯。
本实用新型的控制电路中，采用无功补偿控制器，具有无补偿呆区，负荷小及不产生投切振荡等优点。而且其补偿控制量为无功功率，克服了传统控制器将功率因素作为控制量时所产生的补偿效果不良的缺陷。此外，本实用新型的滤波电路包含星形接法的滤波电路和三角形接法的滤波电路，具有相互互补的功能，能大大地提高滤波效果。最后，滤波电路的投切采用可控硅模块，使整个过程完全智能化，其通过检测电路中谐波电流变化而投入或切除各滤波电路的接入，不仅节约电能，而且准确快速，无需人工看守或手动操作。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例中单晶炉滤波补偿电路方框图；
图2是本实用新型一个实施例中单晶炉滤波补偿电路原理图；
图3是本实用新型一个实施例中谐波滤波电路部分的电路图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下将结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细阐述，以便对本实用新型的技术实质有更直观的理解，但并不用于穷举或限定其保护范围。
单晶炉通常包括有整流柜、控制柜和滤波补偿柜等电气柜，本实用新型是对所述滤波补偿柜中的滤波补偿电路进行改进的方案。
图1是本实施例中单晶炉滤波补偿电路方框图。
参照图1，本实用新型包括控制电路、可控电源、滤波电路和谐波电流检测电路。所述控制电路的信号输入端与谐波电流检测电路连接，输出端与所述可控电源连接并控制所述可控电源的通断；所述滤波电路通过可控电源与三相电压源连接。其中：
如图2所示，所述控制电路包括一个无功补偿控制器(JKS)，该控制器包括至少一个信号输入端(Ia+，Ia-)、一个电源端(Ub，Uc)、多个输出端(1，2，3，……)和一个公共端(com)，且信号输入端(Ia+，Ia-)与所述谐波电流检测电路的输出端相连接。优选为，所述JKS采用低压无功补偿控制器，型号为JKS-12D，其具有微小负荷、无补偿呆区(盲区)及不产生投切振荡等优点。
本实施例包括五次滤波电路和七次滤波电路，每个滤波电路均通过一个可控电源与三相电压源相连接。
所述可控电源为可控硅控制电源，本实施例采用TK系列可控硅模块，包括电源输入端、电源输出端、电源极(L，N)、控制极(K-)和公共极(com)。电源输入端与三相电压源连接，电源输出端与所述滤波电路连接，控制极(K-)与所述无功补偿控制器的一个输出端相连接。
请参照图2或图3所示，所述五次滤波电路包括一个星形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器L1和由三个单相滤波电容器C1星形连接组成的三相滤波电容器；所述三相滤波电抗器L1的每一相的一端分别串联一个所述单相滤波电容器C1后连接成公共端，另一端分别与所述可控硅控制电源的电源输出端相连接。本实施例此处的可控硅控制电源SK1型号为TK-110G，其电源极(L，N)通过一个主令开关与外接电源相连接，由所述外接电源为其提供工作电源；其控制极(K-)与所述JKS的输出端1连接。
所述七次滤波电路包括三角形接法的LC滤波电路，其进一步包括一个三相滤波电抗器L2和两个三相滤波电容器C2，每个所述三相滤波电容器C2由三个单相滤波电容器首尾相接而成且所述两个三相滤波电容器C2为并联连接。所述三相滤波电抗器L2的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控硅控制电源的电源输出端相连接。所述可控硅控制电源SK2的型号优选为YK-55G。
为使谐波滤除效果更佳，本实施例在主电路中还并联了一个三角形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器L3和一个三相滤波电容器C3，所述三相滤波电容器C3由三个单相滤波电容器首尾相接而成。所述三相滤波电抗器L3的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控硅控制电源的电源输出端相连接，此处的可控硅控制电源SK3的型号优选为YK-45G，以适应不同的滤波性能。
上述各滤波电路中，各三相电抗器的每相邻两相之间均跨接有一个指示灯，分别为H1、H2和H3。所述指示灯为放电指示功能，以检测所述滤波电路的工作状态。本实施例中各滤波电路与所述三相电压源之间分别连接有一个塑壳式断路器3QA、4QA和5QA，以提高安全性。
本实用新型的无功补偿控制器JKS为自动控制式，其信号输入端(Ia+，Ia-)与所述谐波电流检测电路的输出端相连接，由所述谐波电流检测电路检测到谐波的电流变化而控制所述控制器工作。通常地，在所述谐波电流检测电路为感应式电路，其通过感应线圈感应电路中谐波电流的变化率；优选地，所述谐波电路检测电路中接有电流表，以便于统计控制器工作的峰值电流等。
所述控制器JKS的电源端(Ub，Uc)通过一个主令开关SA2与所述三相电压源的两相线相连接，为保证安全，通常在JKS与所述三相电压源之间增设一有熔断器以提供过压保护。
以下将具体说明本实施例基于上述电路结构连接所能完成的功能及其工作原理。
本实施例包括五次滤波电路和七次滤波电路，该二者并联在三相电压源的主干电路上。各滤波电路的投切均由所述无功补偿控制器JKS所控制，其原理是：
所述谐波电流检测电路检测到电路中有谐波时，将感应到的电路由信号输入端输入到无功补偿控制器JKS中，当谐波越强时，所感应到的电流越大，所述控制器JKS将根据电流的强弱导通输出端1、2或3，使之连接的可控硅控制电源SK1、SK2或SK3导通；当所述感应电流减小到一定值时，所述控制器JKS将切断输出端1、2或3，继而通过可控硅控制电源SK1、SK2或SK3切断相应的滤波电路，以及时减小负载，此即实现了各滤波电路的自动投切(投入或切除)。
此外，所述JKS的无功补偿原理是：
各LC滤波电路均有无功补偿功能，在其投入使用时，所述JKS会自动记录该滤波电路的无功补偿量并记忆保存。当主电路中的无功功率不足需要补偿时，JKS根据所需要的补偿量自动接通有相应补偿量的滤波电路，必要时可接通所有滤波电路，以保证主电路中的无功功率保持不变，不会出现过补偿或欠补偿的现象。
本实用新型在所述各电路中设置电流表、电压表，以及在各滤波电路中设置指示灯等，均可作为提供指示或报警的依据。如所述谐波电流检测电路中的电流表可统计控制器JKS工作的峰值电流，并输入到相应报警电路当中，当谐波电流检测电路感应到的电流值到达该值而控制器未工作时，则可启动自动报警等电路，以提高滤波补偿电路的可靠性和安全性。
本实用新型具有可靠的滤波性能，其不仅可滤除五次谐波和七次谐波，只在按其思路，在三相电压源上并联多个滤波电路，即可自由实现高次谐波的滤除功效。且可通过无功补偿控制器可对无功功率进行较好的无功补偿。综上所述，本实用新型具有滤波效果好、补偿频率宽，使用简单、安全、可靠等优点。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.单晶炉滤波补偿电路，包括滤波电路和控制电路，其特征在于，还包括可控电源和谐波电流检测电路，所述控制电路的信号输入端与谐波电流检测电路连接，输出端与所述可控电源连接并控制所述可控电源的通断；所述滤波电路通过可控电源与三相电压源连接。
2.如权利要求1所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述控制电路包括一个无功补偿控制器，该控制器包括至少一个信号输入端和多个输出端，且信号输入端与所述谐波电流检测电路的输出端连接。
3.如权利要求2所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述可控电源为可控硅控制电源，其控制极与所述无功补偿控制器的一个输出端相连接。
4.如权利要求1所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述滤波电路包括一个星形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器和由三个单相滤波电容器星形连接组成的三相滤波电容器；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别串联一个所述单相滤波电容器后连接成公共端，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
5.如权利要求1所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述滤波电路包括一个三角形接法的LC滤波电路，其包括一个三相滤波电抗器和一个三相滤波电容器，所述三相滤波电容器由三个单相滤波电容器首尾相接而成；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
6.如权利要求1所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述滤波电路包括一个三相滤波电抗器和两个以上的三相滤波电容器，每个所述三相滤波电容器由三个单相滤波电容器首尾相接而成且各三相滤波电容器为并联连接；所述三相滤波电抗器的每一相的一端分别与所述三角形的一个顶点连接，另一端分别与所述可控电源的输出端相连接。
7.如权利要求4～6中任一项所述的单晶炉滤波补偿电路，其特征在于，所述三相电抗器的每相邻两相之间跨接有一个指示灯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103606923A (zh) * 2013-11-11 2014-02-26 董先庆 一种中频炉谐波治理及无功补偿装置
CN106849124A (zh) * 2017-03-16 2017-06-13 上海柴德自动化有限公司 一种低压无功自动补偿装置

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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Shenzhen Hongyan Electric Control Equipment Co., Ltd.

Assignor: Liu Yuyan

Contract record no.: 2011440020073

Denomination of utility model: Mono-crystal furnace filtering compensation circuit

Granted publication date: 20101222

License type: Exclusive License

Record date: 20110330

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101222

Termination date: 20160402