CN204741275U - 便于安装的有源滤波器及其组成的大容量有源滤波器组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便于安装的有源滤波器及其组成的大容量有源滤波器组，主要解决现有技术中存在的有源滤波器产品安装时需要的空间较大，但安装有源滤波器的空间有限，使其设备维护难度增大，安装难度大的问题。该便于安装的有源滤波器，包括具有IGBT模块的功率补偿单元，通过功率补偿单元与电网连接的单相全桥单元，单相全桥单元为多个，用于控制所有单相全桥单元的主控制器；单相全桥单元由单相全桥逆变器、与单相全桥逆变器串联的电容软启动电路、与单相全桥逆变器串联的LCL滤波器、与单相全桥逆变器并联的直流侧支撑电容组成。通过上述方案，本实用新型达到了维护难度和安装难度均小的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型属于无功补偿技术领域，具体地说，是涉及一种便于安装的有源滤波器。
背景技术
电力电子技术的不断发展和广泛应用有效促进了现代工业化的进程，但同时新型电力电子设备的使用给电力系统带来了严重的谐波污染问题。有源滤波器作为一种治理谐波的电力电子设备与传统的无源滤波器相比，在谐波治理和无功补偿方面具有明显的优势，也终将成为提高电能质量的主流产品。
有源滤波器的基本工作原理是从负载电流中提取谐波电流，由补偿装置产生与该谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，以使得电网电流为标准基波电流。目前，有源滤波器产品安装时需要的空间较大，但安装有源滤波器的空间有限，使其设备维护难度增大，安装难度大，这些问题使其难以全面投入市场，使得有源滤波器产品的使用处处受阻。
实用新型内容
本实用新型主要解决的问题是有源滤波器产品安装时需要的空间较大，但安装有源滤波器的空间有限，使其设备维护难度增大，安装难度大。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种便于安装的有源滤波器，包括具有IGBT模块的功率补偿单元，通过功率补偿单元与电网连接的单相全桥单元，单相全桥单元为多个，用于控制所有单相全桥单元的主控制器；单相全桥单元由单相全桥逆变器、与单相全桥逆变器串联的电容软启动电路、与单相全桥逆变器串联的LCL滤波器、与单相全桥逆变器并联的直流侧支撑电容组成；主控制器采集电网电压、电网电流与单相全桥单元输出电流，进行谐波和无功检测，根据单相全桥单元容量，实现单相全桥单元高精度、实时性的治理谐波和无功补偿。
上文中，电容软启动电路在单相全桥单元运行前给直流侧支撑电容充电，直流侧支撑电容储能后的直流电压通过单相全桥逆变器在不同的开关状态下输出所需要的电压和谐波补偿电流，再通过LCL滤波器滤波，实现谐波补偿功能，LCL滤波器会抑制尖峰和高次谐波，有效防止外部干扰，提高本实用新型的抗干扰能力；单相全桥单元优选为三个。
具体地，所述主控制器包括PWM脉冲信号电路和继电器信号控制电路；所述PWM脉冲信号电路用于驱动所述IGBT模块，同时接收所述IGBT模块的故障反馈信息；使单相全桥单元得到及时保护，使本实用新型的工作可靠性更高；继电器信号控制电路的信号输出端连接有继电器。
具体地，所述主控制器还包括电压电流采样电路，所述电压电流采样电路用于采集电网电压、电网电流、设备输出电流和直流侧电压；为实现单相全桥单元的直流侧电压、输出电流的双闭环控制提供了保证。
具体地，所述主控制器还包括TMS320F28335浮点型DSP芯片、EP1C6T144I7型芯片。
具体地，所述主控制器的光纤通讯接口连接有HMI操作屏；HMI操作屏用于实时显示电网电压、电流的有效值、控制命令、功率因数、电流畸变率以及设备运行状态，使本实用新型的使用状态和设备的运行状态更清晰直观，使本实用新型便于使用。
便于安装的有源滤波器组成的大容量有源滤波器组包括多个便于安装的有源滤波器和分隔为三个空间的柜体，多个便于安装的有源滤波器相互并联，三个空间分别为用于母线铜排走线的母线室，用于连接空气开关断路器的开关室，用于安放便于安装的有源滤波器的安装室；便于本实用新型的安装。
具体地，便于安装的有源滤波器采用壁挂式或抽屉卧式安装在安装室内。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型中主控制器同时对三路单相全桥单元统一控制，便于操作与管理；减少了电子元件的使用，使本实用新型不仅易于实现易维护、小体积、高精度和实时性好的谐波治理和无功补偿功能，且易于实现补偿速度快。
（2）本实用新型可根据现场安装环境，可壁挂也可装柜。
（3）本实用新型中PWM脉冲信号电路能接收IGBT模块的故障反馈信息，使单相全桥单元得到及时保护，使本实用新型的工作可靠性更高。
（4）本实用新型中LCL滤波器会抑制尖峰和高次谐波，有效防止外部干扰，提高本实用新型的抗干扰能力。
（5）本实用新型中HMI操作屏用于实时显示电网电压、电流的有效值、控制命令、功率因数、电流畸变率以及设备运行状态，使本实用新型的使用状态和各设备的运行状态更清晰直观，使本实用新型便于使用。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图。
图2为主控制器与三路单相全桥单元的控制示意图。
图3为单相全桥单元的内部结构示意图。
图4为主控制器谐波无功处理示意图。
图5为柜体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，便于安装的有源滤波器包括具有IGBT模块的功率补偿单元，通过功率补偿单元与电网连接的单相全桥单元，单相全桥单元为三个，用于控制所有单相全桥单元的主控制器；主控制器采集电网电压、电网电流与单相全桥单元输出电流，进行谐波和无功检测，根据单相全桥单元容量，实现单相全桥单元高精度、实时性的治理谐波和无功补偿，
如图2所示，所述主控制器包括PWM脉冲信号电路和继电器信号控制电路；所述PWM脉冲信号电路用于驱动所述IGBT模块，同时接收所述IGBT模块的故障反馈信息；使单相全桥单元得到及时保护，使本实用新型的工作可靠性更高；继电器信号控制电路的信号输出端连接有继电器；继电器的信号控制电路用于控制继电器来实现设备的运行和停止。
主控制器进行谐波和无功检测后，输出驱动信号至三路单相全桥单元产生谐波和无功电流返回至电网，所有采样信号和控制命令通过光纤通讯发送至HMI操作屏显示；使本实用新型的使用状态和各设备的运行状态更清晰直观，使本实用新型便于使用。
电网电压和电网电流信号传送给主控制器，用于实现电网谐波和无功计算，设备输出电流和直流侧电压信号用于单相全桥单元内部直流侧电压与设备输出补偿电流的双闭环控制。
三路单相全桥单元实时接收主控制器发出的PWM信号，发出谐波和无功电流，从而精确补偿电网谐波以及无功电流。
PWM信号有硬件互锁与故障报警功能，对功率器件的过压过流进行瞬时保护，并能够硬件封锁PWM驱动脉冲信号，反馈故障信息给主控制器；使单相全桥单元得到及时保护，使本实用新型的工作可靠性更高。
如图3所示，单相全桥单元由单相全桥逆变器、与单相全桥逆变器串联的电容软启动电路、与单相全桥逆变器串联的LCL滤波器、与单相全桥逆变器并联的直流侧支撑电容组成；电容软启动使设备上电时就能给直流侧电容充电，有效避免设备启动电流冲击大而导致的设备损坏，LCL滤波器能抑制尖峰和高次谐波，防止外部干扰耦合的侵入单相全桥单元内部，提高本实用新型的抗干扰能力，使得单相全桥逆变输出电路输出谐波无功电流安全可靠的返回电网。
单相全桥逆变输出电路为单相全桥单元的核心部件，是控制产生所需谐波和无功电流的关键；直流侧储能电容为单相全桥逆变器提供直流通道，作为单相全桥逆变器的直流电源。
如图4所示，主控制器谐波无功处理示意图，首先检测电网电压电流，计算出电网所需谐波无功，根据三路单相全桥单元设计容量，对计算的谐波无功进行有效限幅，优先治理谐波，确保谐波治理完成后，剩余部分进行无功补偿。
如图5所示，便于安装的有源滤波器组成的大容量有源滤波器组，整个柜体从上到下分为母线室1、开关室2和抽屉安装室3。上层母线室为母线铜排走线空间，中间为空气开关断路器连接空间，用于控制电网的并/脱网。下层空间为并联模块的安装空间，可以采用内部平板上壁挂立式安装方式或者抽屉进出式的卧式安装方式。整机柜可扩展最大容量500A。
主控制器还包括由美国TI公司的TMS320F28335浮点型DSP芯片、Altera公司Cyclone系列的EP1C6T144I7芯片及与其各自相连接的时钟电路、电源电路、JTAG接口、外设电路构成；外设电路包括电压电流采样电路、PWM脉冲信号电路和多组TSC单元的信号控制电路。
按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种便于安装的有源滤波器，包括具有IGBT模块的功率补偿单元，其特征在于：包括通过功率补偿单元与电网连接的单相全桥单元，单相全桥单元为多个，用于控制所有单相全桥单元的主控制器；单相全桥单元由单相全桥逆变器、与单相全桥逆变器串联的电容软启动电路、与单相全桥逆变器串联的LCL滤波器、与单相全桥逆变器并联的直流侧支撑电容组成。
2.根据权利要求1所述的便于安装的有源滤波器，其特征在于：所述主控制器包括PWM脉冲信号电路和继电器信号控制电路；所述PWM脉冲信号电路用于驱动所述IGBT模块，同时接收所述IGBT模块的故障反馈信息；继电器信号控制电路的信号输出端连接有继电器。
3.根据权利要求2所述的便于安装的有源滤波器，其特征在于：所述主控制器还包括电压电流采样电路，所述电压电流采样电路用于采集电网电压、电网电流、设备输出电流和直流侧电压。
4.根据权利要求3所述的便于安装的有源滤波器，其特征在于：所述主控制器还包括TMS320F28335浮点型DSP芯片、EP1C6T144I7型芯片。
5.根据权利要求4所述的便于安装的有源滤波器，其特征在于：所述主控制器的光纤通讯接口连接有HMI操作屏。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的便于安装的有源滤波器组成的大容量有源滤波器组，其特征在于：包括多个便于安装的有源滤波器和分隔为三个空间的柜体，多个便于安装的有源滤波器相互并联，三个空间分别为用于母线铜排走线的母线室（1），用于连接空气开关断路器的开关室（2），用于安放便于安装的有源滤波器的安装室（3）。
7.根据权利要求6所述的便于安装的有源滤波器组成的大容量有源滤波器组，其特征在于：便于安装的有源滤波器采用壁挂式或抽屉卧式安装在安装室（3）内。
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|---|---|---|---|---|
| CN106300351A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-01-04 | 东南大学 | 一种可无线通信的有源滤波装置 |
| CN106786585A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 国网安徽省电力公司电力科学研究院 | 基于协同自治的光伏扶贫农网电能质量优化装置及方法 |
| CN109379070A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-02-22 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种模拟开关启动电路及方法 |
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