CN202373976U

CN202373976U - 有源滤波装置

Info

Publication number: CN202373976U
Application number: CN2011205184249U
Authority: CN
Inventors: 陈茂; 包志勇
Original assignee: SHANGHAI SVOV FILTERING EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SVOV FILTERING EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-12-13

Abstract

本实用新型公开了一种有源滤波装置，属于电力行业中的滤波技术技术领域，其结构由：主控显示单元、主电路模块、变流器模块、输出电抗器、输出滤波回路、控制电路模块、外壳、零线排、非线性负载等构成，其中主电路模块、变流器模块、输出电抗器、输出滤波回路间通过电缆连接，主控显示单元、控制电路模块间通过网络控制电缆连接，零线排固定在外壳内部的横梁上，非线性负载通过电缆连接于三相电网的另一端，通过监测电网实时谐波状况，在线计算出所含谐波分量，产生相应的控制信号，控制逆变电路，将大小相等、方向相反的谐波电流注入到电网中，达到迅速、能有效地滤除2～50次谐波，效率高，滤除率可达97％，且不受系统阻抗的影响。

Description

有源滤波装置

技术领域

本实用新型涉及一种滤波装置，尤其涉及一种有源滤波装置。

背景技术

有源滤波装置为需要提供电源的装置，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，传统的只能固定补偿，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波装置主要是治理电流谐波，串联有源滤波装置主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波装置同有源滤波装置比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振。

其工作原理是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备，由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成，指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波，广泛应用于电力、铁路、冶金、化工、煤炭、造船等领域。

当前，市场上的谐波装置大多为无源滤波装置，无源滤波装置存在以下缺点：(1)、容易与电网发生并联谐振，严重影响电网的安全运行；(2)、装置的工作效率不高，仅能滤除大部分滤波，不能提供质量的谐波治理效果；(3)、滤波电容容易衰减，导致滤波支路失谐，失去滤波的作用；(4)、寿命不长，最好的无源滤波寿命是3～4年，装置报废后，电容会污染环境；(5)、无源滤波在功率因数高的场合不能用，由于滤波的同时，必须补偿无功，这就导致了无源滤波应用的局限性；(6)、无源滤波只能消除固定次数的谐波，若电网中含有的谐波次数多，增加支路的路数会很多，导致成本过高；(7)、无源滤波不能动态的消除滤波，不能很好的平衡无功；(8)、无源滤波受温度的影响很大，影响装置的滤波效果。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种有源滤波装置，可迅速、有效地滤除谐波，有效率高，能有效地滤除2～50次谐波，滤除率可达97％，且不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险。

本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

有源滤波装置，其结构主要由：主控显示单元、主电路模块、变流器模块、输出电抗器、输出滤波回路、控制电路模块、外壳、零线排、非线性负载等部件构成，其中主电路模块、变流器模块、输出电抗器、输出滤波回路间通过电缆连接，主控显示单元、控制电路模块间通过网络控制电缆连接，零线排固定在外壳内部的横梁上，所有的零线都固定在零线排上，非线性负载通过电缆连接于三相电网的另一端。

所述的主控显示单元，其结构包括：人机接口装置、停止指示灯、停止按钮、工作指示灯、启动按钮构成，其中人机接口装置设置于上端，停止指示灯、停止按钮、工作指示灯、启动按钮自左向右依次并排设置。

所述的主电路模块，其结构由：主断路器、交流接触器、预充电电阻、快速熔断器、电源进线端子构成，其中主断路器、交流接触器和快速熔断器通过电缆串联，预充电电阻通过电缆与交流接触器并联，电源进线端子一端与主断路器的上端连接，另一段预留位置。

所述的变流器模块，其结构由：IPM模块、IPM模块触发板、散热器、直流侧电容器组、预充电投切回路、电容放电回路、输出电流互感器组成，其中IPM模块触发板通过螺丝固定在IPM模块上，IPM模块用螺丝固定在散热器上，IPM模块、直流侧电容器组、预充电投切回路、电容放电回路间是通过电缆连接，输出电流互感器为穿心式，直接套在母线上，二次端采样信号与控制电路模块中的运算板连接，变流器模块为整机工作中最关键的部分，起到了有源逆变与系统交换能量的作用。

所述的输出电抗器，其进线端通过电缆与主电路模块中的快速熔断器连接，出线端通过电缆与变流器模块中的IPM模块连接，主要起到与系统的能量交换作用，各个参数直接决定了工作性能，是变流器模块能输出电流到系统的重要连接器件。

所述的输出滤波回路，其由高频滤波断路器、高频滤波电阻、高频滤波电容器组成，高频滤波断路器、高频滤波电阻、高频滤波电容器之间通过电缆依次串联的，高频滤波断路器进线端通过电缆连接在主电路模块中的主断路器的出线端。

所述的控制电路模块，其结构由：主控板、运算板、直流电源模块、触发板、主控显示单元、微型继电器、1P微型断路器、二次熔断器、3P微型断路器、控制变压器构成，其中主控板内嵌于主控显示单元内，主控板、运算板、直流电源模块、触发板、主控显示单元通过网络控制电缆相互连接，微型继电器与1P微型断路器通过电缆连接，3P微型断路器设置于二次熔断器的下端，二次熔断器设置为三个，每个上下两个引脚分别连接至控制变压器与3P微型断路器的引脚上，人机接口装置和VAPF1控制模块连接，控制电路模块对VAPF1控制模块工作的整体控制，VAPF1控制模块是通过设备并网连接部分注入与谐波电流大小相等方向相反的补偿电流，对电流谐波进行补偿。

所述的外壳，设置于外部，其由：小日光灯、轴流风机、行程开关构成，其中的小日光灯、轴流风机、行程开关均固定于外壳的内壁上，小日光灯设置于外壳的内部的上顶端。

所述的主控板：其由一块主控显示单元、一块运算板、三块触发板组成。

所述的直流侧电容器组，由18个直流电容器构成，陶瓷电阻并联于直流电容器组的两端。

本实用新型的工作流程为：通过采样单元采集配电系统的电流信号(CT信号)和电压信号(PT信号)，将实时电流和电压信号传送到指令运算板的微机处理中心，直流电源部分在系统运行前先储能升压，储能完备后将信号(DC信号)反馈到指令运算板的微机处理中心，通过比较和运算，指令运算板根据配电系统中的谐波含量和大小给逆变器的触发板发送触发指令，逆变器将产生与配电系统中谐波电流大小相同、方向相反的逆变电流输送到配电系统中，将配电系统中的谐波电流抵消掉。

本实用新型是一种动态滤除谐波的新型谐波治理设备，它通过监测电网实时谐波状况，在线计算出所含谐波分量，产生相应的控制信号，控制逆变电路，将大小相等、方向相反的谐波电流注入到电网中，达到迅速地动态跟踪滤除谐波的作用。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有的有益效果为：

1、可迅速、有效地滤除谐波，效率高，能有效地滤除2～50次谐波，滤除率可达97％；

2、既可以滤波又可以进行无功补偿，可以瞬间高于额定容量进行涌流补偿，从而消除闪变和电压波动；

3、且可以通过设备自行判断得到最佳滤波效果，并能够自动适应电网的阻抗变化；

4、能实时跟踪电网谐波变化，具有高度可控性和快速响应性，补偿性能不受电网频率波动影响，滤波特滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险。

5、中、英文、图形液晶显示，人机界面清晰友好；

6、具有完善的自诊断和监视功能，对故障可具体定位，方便调试；

7、具有设计合理、性能优良等优点，具有良好的市场推广价值。

附图说明

图1、为本实用新型的正面剖视结构示意图；

图2、为本实用新型的后面剖视结构示意图；

图3、为本实用新型的外壳的结构示意图；

图4、为本实用新型的电路图；

图5、为本实用新型的工作原理图。

图中：1-外壳、2-小日光灯、3-轴流风机、4-行程开关、5-陶瓷电阻、6-直流侧电容器组、7-IPM模块触发板、8-IPM模块、9-散热器、10-电流互感器、11-交流接触器、12-快速熔断器、13-高频滤波断路器、14-主断路器、15-输出电抗器、16-电源进线端子、17-微型继电器、18-1P微型断路器、19-二次熔断器、20-3P微型断路器、21-控制变压器、22-直流电源模块、23-运算板、24-高频滤波电阻、25-预充电电阻、26-直流放电电阻、27-零线排、28-高频滤波电容器；29-电容放电回路；31-VAPF1控制模块；32-人机接口装置；33-非线性负载；34-主控显示单元；35-停止指示灯；36-停止按钮；37-工作指示灯；38-启动按钮。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的结构及工作流程做进一步说明：

如图1～5所示，有源滤波装置，其结构主要由：主控显示单元34、主电路模块、变流器模块、输出电抗器15、输出滤波回路、控制电路模块、外壳1、零线排27、非线性负载33等部件构成，其中主电路模块、变流器模块、输出电抗器15、输出滤波回路间通过电缆连接，主控显示单元34、控制电路模块间通过网络控制电缆连接，零线排27固定在外壳1内部的横梁上，所有的零线都固定在零线排27上，非线性负载33通过电缆连接于三相电网的另一端。

所述的主控显示单元34，其结构包括：人机接口装置32、停止指示灯35、停止按钮36、工作指示灯37、启动按钮38构成，其中人机接口装置32设置于上端，停止指示灯35、停止按钮36、工作指示灯37、启动按钮38自左向右依次并排设置。

所述的主电路模块，其结构由：主断路器14、交流接触器11、预充电电阻25、快速熔断器12、电源进线端子16构成，其中主断路器14、交流接触器11和快速熔断器12通过电缆串联，预充电电阻25通过电缆与交流接触器11并联，电源进线端子16一端与主断路器14的上端连接，另一段预留位置。

所述的变流器模块，其结构由：IPM模块8、IPM模块触发板7、散热器9、直流侧电容器组6、预充电投切回路、电容放电回路29、输出电流互感器10组成，其中IPM模块触发板7通过螺丝固定在IPM模块8上，IPM模块用8螺丝固定在散热器9上，IPM模块8、直流侧电容器组6、预充电投切回路、电容放电回路29间是通过电缆连接，输出电流互感器10为穿心式，直接套在母线上，二次端采样信号与控制电路模块中的运算板23连接，变流器模块为整机工作中最关键的部分，起到了有源逆变与系统交换能量的作用。

所述的输出电抗器15，其进线端通过电缆与主电路模块中的快速熔断器12连接，出线端通过电缆与变流器模块中的IPM模块8连接，主要起到与系统的能量交换作用，各个参数直接决定了工作性能，是变流器模块能输出电流到系统的重要连接器件。

所述的输出滤波回路，其由高频滤波断路器13、高频滤波电阻24、高频滤波电容器28组成，高频滤波断路器13、高频滤波电阻24、高频滤波电容器28之间通过电缆依次串联的，高频滤波断路器13进线端通过电缆连接在主电路模块中的主断路器14的出线端。

所述的控制电路模块，其结构由：主控板、运算板23、直流电源模块22、触发板、主控显示单元34、微型继电器17、1P微型断路器18、二次熔断器19、3P微型断路器20、控制变压器21构成，其中主控板内嵌于主控显示单元34内，主控板、运算板23、直流电源模块22、触发板、主控显示单元34通过网络控制电缆相互连接，微型继电器17与1P微型断路器18通过电缆连接，3P微型断路器20设置于二次熔断器19的下端，二次熔断器19设置为三个，每个上下两个引脚分别连接至控制变压器21与3P微型断路器20的引脚上，人机接口装置32和VAPF1控制模块31连接，控制电路模块对VAPF1控制模块31工作的整体控制，VAPF1控制模块31是通过设备并网连接部分注入与谐波电流大小相等方向相反的补偿电流，对电流谐波进行补偿。

所述的外壳1，设置于外部，其由：小日光灯2、轴流风机3、行程开关4构成，其中的小日光灯2、轴流风机3、行程开关4均固定于外壳1的内壁上，小日光灯2设置于外壳1的内部的上顶端。

所述的主控板，其由一块主控显示单元34、一块运算板23、三块触发板组成。

所述的直流侧电容器组6，由18个直流电容器构成，陶瓷电阻5并联于直流侧电容器组6的两端。

本实用新型的工作流程为：通过采样单元采集配电系统的电流信号(CT信号)和电压信号(PT信号)，将实时电流和电压信号传送到指令运算板23的微机处理中心，直流电源部分在系统运行前先储能升压，储能完备后将信号(DC信号)反馈到指令运算板23的微机处理中心，通过比较和运算，指令运算板23根据配电系统中的谐波含量和大小给逆变器的触发板发送触发指令，逆变器将产生与配电系统中谐波电流大小相同、方向相反的逆变电流输送到配电系统中，将配电系统中的谐波电流抵消掉。

Claims

1.有源滤波装置，其结构主要由：主控显示单元[34]、主电路模块、变流器模块、输出电抗器[15]、输出滤波回路、控制电路模块、外壳[1]、零线排[27]、非线性负载[33]构成，其特征在于：其中主电路模块、变流器模块、输出电抗器[15]、输出滤波回路间通过电缆连接，主控显示单元[34]、控制电路模块间通过网络控制电缆连接，零线排[27]固定在外壳[1]内部的横梁上，所有的零线都固定在零线排[27]上，非线性负载[33]通过电缆连接于三相电网的另一端。

2.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的主控显示单元[34]，其结构包括：人机接口装置[32]、停止指示灯[35]、停止按钮[36]、工作指示灯[37]、启动按钮[38]构成，其中人机接口装置[32]设置于上端，停止指示灯[35]、停止按钮[36]、工作指示灯[37]、启动按钮[38]自左向右依次并排设置。

3.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的主电路模块，其结构由：主断路器[14]、交流接触器[11]、预充电电阻[25]、快速熔断器[12]、电源进线端子[16]构成，其中主断路器[14]、交流接触器[11]和快速熔断器[12]通过电缆串联，预充电电阻[25]通过电缆与交流接触器[11]并联，电源进线端子[16]一端与主断路器[14]的上端连接，另一段预留位置。

4.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的变流器模块，其结构由：IPM模块[8]、IPM模块触发板[7]、散热器[9]、直流侧电容器组[6]、预充电投切回路、电容放电回路[29]、输出电流互感器[10]组成，其中IPM模块触发板[7]通过螺丝固定在IPM模块[8]上，IPM模块[8]用螺丝固定在散热器[9]上，IPM模块[8]、直流侧电容器组[6]、预充电投切回路、电容放电回路[29]间是通过电缆连接，输出电流互感器[10]为穿心式，直接套在母线上，二次端采样信号与控制电路模块中的运算板[23]连接。

5.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的输出电抗器[15]，其进线端通过电缆与主电路模块中的快速熔断器[12]连接，出线端通过电缆与变流器模块中的IPM模块[8]连接。

6.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的输出滤波回路，其由高频滤波断路器[13]、高频滤波电阻[24]、高频滤波电容器[28]组成，高频滤波断路器[13]、高频滤波电阻[24]、高频滤波电容器[28]之间通过电缆依次串联，高频滤波断路器[13]进线端通过电缆连接在主电路模块中的主断路器[14]的出线端。

7.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的控制电路模块，其结构由：主控板、运算板[23]、直流电源模块[22]、触发板、主控显示单元[34]、微型继电器[17]、1P微型断路器[18]、二次熔断器[19]、3P微型断路器[20]、控制变压器[21]构成，其中主控板内嵌于主控显示单元[34]内，主控板、运算板[23]、直流电源模块[22]、触发板、主控显示单元[34]通过网络控制电缆相互连接，微型继电器[17]与1P微型断路器[18]通过电缆连接，3P微型断路器[20]设置于二次熔断器[19]的下端，二次熔断器[19]设置为三个，每个上下两个引脚分别连接至控制变压器[21]与3P微型断路器[20]的引脚上，人机接口装置[32]和VAPF1控制模块[31]连接。

8.如权利要求1所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的外壳[1]，设置于外部，其由：小日光灯[2]、轴流风机[3]、行程开关[4]构成，其中的小日光灯[2]、轴流风机[3]、行程开关[4]均固定于外壳1的内壁上，小日光灯[2]设置于外壳[1]的内部的上顶端。

9.如权利要求7所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的主控板，其由一块主控显示单元[34]、一块运算板[23]、三块触发板组成。

10.如权利要求4所述的有源滤波装置，其特征在于：所述的直流侧电容器组[6]，由18个直流电容器构成，陶瓷电阻[5]并联于直流侧电容器组[6]的两端。