CN202142859U - 具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统，其特征在于包括：通过电压耦合连接电网，对电网上的电压大小数量进行判别的电压取样检测器，电压数据处理DSP，电压补偿信号发生器，电压功率放大器，电压调节器；连接到电网上，进行电流采样的电流取样检测器，电流数据处理DSP，谐波信号形成驱动器，谐波电流功率放大器；及还包括：分别同电压数据处理DSP、电压补偿信号发生器、谐波信号形成驱动器和电流数据处理DSP相连接的主控器。该系统能彻底消除中线电流和自动消除系统谐振，并且能够大幅度提高功率因数，达到良好的节电效果；同时该系统还具有充放电的功能，以提高供电的可靠性和设备运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统。
背景技术
统观国内电能质量优化、净化、节电技术，皆集中于降压节电，在一定程度上达到节电，有时是损失效果而进行，例如照明，损失的是照度降低。集中于单个设备，如电机是如何防止大马拉小车。带来的缺点是损失起动力距，因此在某些情况是不适用的。国外集中于消除线路上的高次谐波以降低线路损耗。此外国内外还集中于单机的功率因数补偿，以达节电，多用电容补偿。这种方法是最科学的，但成本较高。实际上做到将功率因数补偿COS∮≥0.99是十分困难，一般达到COS∮≥0.95就十分可观。所以一种新型节能系统急需被研制。
发明内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统。本实用新型采用的技术手段如下：
一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统，其特征在于包括：
通过电压耦合连接电网，对电网上的电压大小数量进行判别的电压取样检测器；
连接电压取样检测器，对电压取样检测器采集到的电压大小数量进行判断处理，并产生控制信号，控制电压调节器处于零阻抗、正阻抗或负阻抗状态的电压数据处理DSP；
连接电压数据处理DSP，对电压数据处理DSP的控制信号进行响应，产生相应幅度和同频同相50Hz修正正弦波的电压补偿信号发生器；
连接电压补偿信号发生器，用于产生足够的能量以补充市电电网电压的降低的电压功率放大器；
连接电压功率放大器，用于将同频同相的50Hz正弦电压送入电网，并叠加在原电网供电电压之上的电压调节器；
连接到电网上，进行电流采样的电流取样检测器；
连接电流取样检测器，对电流取样检测器采集的电流信号进行波形分析、比较，产生同电流中谐波幅度相反，相位和频率相同正弦波控制指令的电流数据处理DSP；
连接电流数据处理DSP，对电流数据处理DSP发出控制指令进行响应的谐波信号形成驱动器；
连接谐波信号形成驱动器，对谐波信号形成驱动器产生的谐波进行放大处理的谐波电流功率放大器；
还包括：分别同电压数据处理DSP、电压补偿信号发生器、谐波信号形成驱动器和电流数据处理DSP相连接的主控器。
还包括：连接电压数据处理DSP，进行电压补偿能力拓展的备用功率拓展器和电压扩展信号发生器；连接电流数据处理DSP，进行电流补偿能力拓展的谐波电流拓展器和谐波电流拓展驱动器。
还包括分别同电压调节器、谐波信号形成驱动器和主控器相连接，对用电低峰时多的能量进行存储，对用电高峰时电能不足进行补充的充电器和蓄电池。
同现有技术相比本实用新型所述系统的优点是显而易见的，具体如下：
1、装机前后加工同样工时的产品，节电约达到20～30％。
2、彻底消除中线电流、自动消除系统谐振(一般谐波在线路上的谐波电流占35％左右，谐波电压约40％之间，因此谐波功率约占15％左右，因此此部分损耗就没有了)。
3、功率因数提高到COS∮≥0.99。
另外，本系统根据快速制动类负载电机存在负发电过程的特性，采用能量回馈节能系统将电机发电过程中产生的电能转变成与电网同频同相的交流电，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，也可输送到蓄电池存贮，从而使能量回馈到电网，提高设备运行的稳定性，直接和间接经济效益十分显著：1)回馈到电网的电能达到发电能量的97％以上；2)节能环保，增加经济运行效益；3)提高供电的可靠性和设备运行的稳定性。由本相进来的能量，是由市电供给，它们随时间在电压数值上是不稳定的。例如高峰时低于标准3X380V AC，在低峰时高于3X380V AC。我们将低峰时多的能量送达蓄电池中存一部分，在电网出现晃电时，能在极短时间内补充到电网中，还有另外一部分送到电流谐波抑制和抵消的功放中，以产生足够大的反向的各种谐波去抵消电网中外来的和内部高发设备产生的谐波。当然在进行COS∮中处理时也要求一定的能量，这些能量也由多余的供电压来供给。除了上述所耗的能量，多余的部分则由蓄电池存贮，以供高峰电压降低时，提升电压而需要的能量。同时，在低峰时也可储存一部分能量，采用大功率燃料蓄电池存贮低峰电能，可保证整个终端电网1分钟到30分钟的用电，对工业用户来说既安全又经济。
附图说明
本实用新型具有三幅附图：
图1为本实用新型所述系统的结构原理框图；
图2为本实用新型所述系统中电压调节器原理图；
图3为本实用新型所述系统中三相电压开关型逆变电路原理图。
具体实施方式
如图1至图6所示，该具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统包括：通过电压耦合连接电网，对电网上的电压大小数量进行判别的电压取样检测器；连接电压取样检测器，对电压取样检测器采集到的电压大小数量进行判断处理，并产生控制信号，控制电压调节器处于零阻抗、正阻抗或负阻抗状态的电压数据处理DSP；连接电压数据处理DSP，对电压数据处理DSP的控制信号进行响应，产生相应幅度和同频同相50Hz修正正弦波的电压补偿信号发生器；连接电压补偿信号发生器，用于产生足够的能量以补充市电电网电压的降低的电压功率放大器；连接电压功率放大器，用于将同频同相的50Hz正弦电压送入电网，并叠加在原电网供电电压之上的电压调节器；连接到电网上，进行电流采样的电流取样检测器；连接电流取样检测器，对电流取样检测器采集的电流信号进行波形分析、比较，产生同电流中谐波幅度相反，相位和频率相同正弦波控制指令的电流数据处理DSP；连接电流数据处理DSP，对电流数据处理DSP发出控制指令进行响应的谐波信号形成驱动器；连接谐波信号形成驱动器，对谐波信号形成驱动器产生的谐波进行放大处理的谐波电流功率放大器；还包括：分别同电压数据处理DSP、电压补偿信号发生器、谐波信号形成驱动器和电流数据处理DSP相连接的主控器。
为时该系统适用不同需要还包括：连接电压数据处理DSP，进行电压补偿能力拓展的备用功率拓展器和电压扩展信号发生器；连接电流数据处理DSP，进行电流补偿能力拓展的谐波电流拓展器和谐波电流拓展驱动器。
根据系统特性还可增加分别同电压调节器、谐波信号形成驱动器和主控器相连接，对用电低峰时多的能量进行存储，对用电高峰时电能不足进行补充的充电器和蓄电池，使系统具有UPS功能。
其中：电压调节器：本装置是将与电源同频同相的50Hz正弦电压送入电网，并叠加在原电网供电电压之上，以做到提升电压之用。电压功率放大器(大功率正弦波电压发生器)本级是产生足够的能量以补充市电电网电压的降低。本级重点是IGBT的驱动及输出。电压补偿信号发生器(同频同相正弦波发生器)本级因是实时补充进行，因此有必要使用电压检测及微机控制修正产生相应幅度和同频同相50Hz之正弦波。电流2-50次谐波检测与产生：本级要求动作响应少于1ms，以便快速动态反应出电网内谐波的情况并产生幅度相反，相位和频率相同的各种正弦波。谐波电流放大器：在2-50次谐波电流产生后送入本级，要求无失真的放大到和电网绝对值相同的水平上。谐波电流耦合器：将上述功率电流送入电网上达到清洁电网之目的。功率因数的调整与检测：本级是实时检测(每10ms检测一次)，检测约用10微妙时间，在10ms内完成调整指令及动作到位。本级将结果送到电压和电流级中，调整功率因数，使其达到COS∮≥0.98。
下面对上述系统的部分模块做如下详解：由图2所示电压调节器原理图可知，其中KU KV KW，三者是安全用旁路开关。TU TV TW为三相变压器结构的阻抗ZU ZV ZW。其为升压结构，即TU等原边匝数小于TV副边匝数，TV和TW皆和TV是一样的。LU LV LW和CU CV CW为高频电感和电容他们的工作频率应于20千赫左右。它们的作用是滤除网络中的高频电压谐波，其大部分是由TU TV TW传送过来的。当然为了防止高频干扰传向电网入端，于实践中类似的结构也会加入到开关的前端。三相功率输出级(电压功率放大器及备用功率扩展)：如图3所示相电压开关型逆变电路简图是一个三相电压开关型逆变电路，负载为星型接法，在此我们将交流电机变频转动控制的空间矢量PWM控制技术移植于本实用新型中，做成三相逆变控制。电压数据处理DSP有机的组合在一起，就形成一个串联在电网电路中的可变阻抗。于是就完成主电网的稳压作用。即可将电压稳定在标准市电电压值，同时也完成了将低峰多余能量存贮，到高峰时，释放出来的任务。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统，其特征在于包括：
通过电压耦合连接电网，对电网上的电压大小数量进行判别的电压取样检测器；
连接电压取样检测器，对电压取样检测器采集到的电压大小数量进行判断处理，并产生控制信号，控制电压调节器处于零阻抗、正阻抗或负阻抗状态的电压数据处理DSP；
连接电压数据处理DSP，对电压数据处理DSP的控制信号进行响应，产生相应幅度和同频同相50Hz修正正弦波的电压补偿信号发生器；
连接电压补偿信号发生器，用于产生足够的能量以补充市电电网电压的降低的电压功率放大器；
连接电压功率放大器，用于将同频同相的50Hz正弦电压送入电网，并叠加在原电网供电电压之上的电压调节器；
连接到电网上，进行电流采样的电流取样检测器；
连接电流取样检测器，对电流取样检测器采集的电流信号进行波形分析、比较，产生同电流中谐波幅度相反，相位和频率相同正弦波控制指令的电流数据处理DSP；
连接电流数据处理DSP，对电流数据处理DSP发出控制指令进行响应的谐波信号形成驱动器；
连接谐波信号形成驱动器，对谐波信号形成驱动器产生的谐波进行放大处理的谐波电流功率放大器；
还包括：分别同电压数据处理DSP、电压补偿信号发生器、谐波信号形成驱动器和电流数据处理DSP相连接的主控器。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统，其特征在于还包括：连接电压数据处理DSP，进行电压补偿能力拓展的备用功率拓展器和电压扩展信号发生器；连接电流数据处理DSP，进行电流补偿能力拓展的谐波电流拓展器和谐波电流拓展驱动器。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有自动电压调节功能的有源滤波处理系统，其特征在于还包括分别同电压调节器、谐波信号形成驱动器和主控器相连接，对用电低峰时多的能量进行存储，对用电高峰时电能不足进行补充的充电器和蓄电池。
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