CN202014095U - 低压有源滤波装置 - Google Patents

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张新太
赵刚
黎军华
胡天祥
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Abstract

本实用新型公开了一种低压有源滤波装置，动态抑制谐波并动态补偿系统无功。由IGBT管构成的三相并联变流器经由串联电抗器并联在电网上，通过PWM技术控制三相并联变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等、方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证系统总电流的畸变率小于4%。

Description

低压有源滤波装置
技术领域
本实用新型涉及一种低压有源滤波装置。
背景技术
随着变频器、开关电源、UPS和电子镇流器的应用日益增多，电压型谐波源负载越来越不容忽视，因此人们又提出了串联型有源电力滤波装置。这种滤波装置也包括单独使用方式和与无源滤波器混合使用的方式两种。
单独使用的串联型有源电力滤波装置：
它是由和储能元件连接的变流器、低通滤波器和串联在电网中的串联变压器组成，其特点是有源电力滤波装置作为电压源串联在电源和谐波源之间。串联型有源电力滤波装置输出补偿电压，叠加在电网电压上，使谐波源负载的输入电压畸变，但负载电流是正弦的。从电源侧看，谐波源和有源电力滤波装置组成一个线性系统。
与无源滤波器混合使用的方式：
这种方式是在并联的负载和无源滤波器与电源之间串入有源电力滤波装置。其特点与并联混合型有源电力滤波装置类似，谐波和无功由两个滤波器共同补偿。有源电力滤波装置可以看作一个可变电阻，它对基波的阻抗为零，对谐波呈现高阻抗，在补偿负载谐波的同时还降低了电网阻抗对无源滤波器的影响，抑制了电网与无源滤波器之间可能发生的谐振，改善了无源滤波器的性能。
并联型有源电力滤波装置适合于补偿电流型的谐波源，即类似于直接带阻感负载的整流器， 但对直流侧有大电容滤波的整流器，其补偿效果就要受补偿容量和滤波电容阻抗的限制。串联型有源电力滤波装置可以很好的补偿电压型谐波源，但在实际电路中，由于电网阻抗很小， 因负载的谐波电流产生的电网电压畸变就很小，所以很难通过检测电网谐波电压来控制滤波器，对电压型谐波源进行谐波电流补偿。
发明内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种动态抑制谐波并动态补偿系统无功的电力电子装置，由IGBT管构成的三相并联变流器经由串联电抗器并联在电网上，通过PWM技术控制IGBT管组成的三相并联变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等、方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证系统总电流的畸变率小于4%。
本实用新型采用的技术方案是这样的：这种低压有源滤波装置，其特征在于包括由IGBT管构成的三相并联变流器、串联电抗器、电流互感器、APF的控制系统、主电路PWM；所述由IGBT管构成的三相并联变流器经由所述串联电抗器并联在电网上，负荷电流通过所述电流互感器采集到所述APF的控制系统，并采用所述主电路PWM控制所述的由IGBT管构成的三相并联变流器的触发，该三相并联变流器是用于向系统注入补偿电流的。所述主电路PWM 用于控制该三相并联变流器，构成并联型电力有源滤波器；其控制回路采用双闭路双跟踪控制电路，采用高速DSP计算机芯片，用于检测出负荷电流中的谐波分量和无功分量。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、主电路采用PWM控制变流器，构成并联型电力有源滤波器；控制回路采用双闭路双跟踪控制技术，采用高速大DSP计算机芯片，实时、快速检测出负荷电流中的谐波分量和无功分量，准确输出补偿电流，滤波效率大于90%，响应时间小于10ms。
2、受系统电网阻抗变化影响小，消除滤波器与电网阻抗发生并联谐振的可能，克服传统LC无源滤波器的缺点。
3、单台APF有源滤波装置就能对2次~50次谐波广谱补偿，克服了传统的LC无源滤波需要多组单调谐滤波支路的缺点。
4、滤波效果不受电网频率变化的影响，克服了传统的LC滤波频偏敏感的缺点。
5、补偿对象的谐波电流超出电力有源滤波装置的额定输出电流，不会出现电力有源滤波装置过载，保证设备实时安全运行。
6、采用大屏幕、高清晰、中文菜单显示彩色触摸屏人机界面。实时显示系统的电压、电流、谐波、功率因数等各项电气参数，实时显示装置运行参数和历史事件记录，并可以通过485接口与上位机进行通讯。
7、多台APF有源滤波装置可以同时并联使用。
8、可与动态无功补偿装置组合使用，增大无功补偿能力和补偿精度；可与无源滤波装置组合在一起使用，增大谐波滤除能力和滤除精度。。
附图说明
图1是为现有无源滤波装置的结构示意图。
图2是为本实用新型装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，这种低压有源滤波装置，其特征在于包括由IGBT管构成的三相并联变流器、串联电抗器、电流互感器、APF的控制系统、主电路PWM；所述由IGBT管构成的三相并联变流器经由所述串联电抗器并联在电网上，负荷电流通过所述电流互感器采集到所述APF的控制系统，并采用所述主电路PWM控制所述的由IGBT管构成的三相并联变流器的触发，该三相并联变流器是用于向系统注入补偿电流的。所述主电路PWM 用于控制该三相并联变流器，构成并联型电力有源滤波器；其控制回路采用双闭路双跟踪控制电路，采用高速DSP计算机芯片，用于检测出负荷电流中的谐波分量和无功分量。
该装置采用大屏幕、高清晰、中文菜单实时显示系统；该实时显示系统可通过485接口与上位机进行通讯。多台所述的低压有源滤波装置可同时并联使用；该装置可与动态无功补偿装置组合使用，增大无功补偿能力和补偿精度；同时可与无源滤波装置组合在一起使用，增大谐波滤除能力和滤除精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低压有源滤波装置，其特征在于包括由IGBT管构成的三相并联变流器、串联电抗器、电流互感器、APF的控制系统、主电路PWM；所述由IGBT管构成的三相并联变流器经由所述串联电抗器并联在电网上，负荷电流通过所述电流互感器被采集到所述APF的控制系统，并采用所述主电路PWM控制所述的由IGBT管构成的三相并联变流器的触发，该三相并联变流器是用于向系统注入补偿电流的。
2.根据权利要求1所述的低压有源滤波装置，其特征在于：所述主电路PWM 用于控制该三相并联变流器，构成并联型的电力有源滤波器；其控制回路采用双闭路双跟踪控制电路，采用高速DSP计算机芯片，用于检测出负荷电流中的谐波分量和无功分量。
3.根据权利要求1所述的低压有源滤波装置，其特征在于：该低压有源滤波装置采用大屏幕、高清晰、中文菜单实时显示系统；所述实时显示系统可通过485接口与上位机进行通讯。
4.根据权利要求1所述的低压有源滤波装置，其特征在于：多台所述的低压有源滤波装置可同时并联使用。
5.根据权利要求1所述的低压有源滤波装置，其特征在于：该装置可与动态无功补偿装置组合使用，增大无功补偿能力和补偿精度；同时可与无源滤波装置组合在一起使用，增大谐波滤除能力和滤除精度。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103166225A (zh) * 2013-04-11 2013-06-19 中国矿业大学 一种矿用混合型有源电力滤波器
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CN104917179A (zh) * 2015-06-15 2015-09-16 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种用于轨道交通的低压有源电力滤波器

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