CN204928141U - 一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，连接在电网与负载之间，包括电流互感器、电压互感器、谐波提取器、电压比较器、中央处理器、PWM波产生器和逆变器，所述电流互感器分别连接负载和谐波提取器，所述电压互感器分别连接负载和电压比较器，所述谐波提取器和电压比较器分别连接中央处理器，所述中央处理器连接PWM波产生器，所述PWM波产生器连接逆变器，所述逆变器连接电网。与现有技术相比，本实用新型具有安装方便、造价很低、配置灵活多变、检修维护方便、操作直观等优点。

Description

一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力有源滤波装置，尤其是涉及一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置。

背景技术

我国10KV配电线路中普遍存在配电变压器分布散、安装点多，线路长等多种情况，受昼夜负荷、季节负荷变化、供电半径、负荷分布等因素的影响，经常会引起线路电压有较大的变化，严重影响线路供电质量和供电可靠性。而单纯的电容器补偿主要是提高线路的功率因数，调压效果很有限，仅仅依靠电容器补偿不能解决由于线路长、线径细、电阻引起的电压降低问题。非线性负荷引起的谐波同样带来严重的负面影响，特别是随着电力电子技术的迅猛发展，各种电力电子装置在发电、输电、配电和用电系统中日益广泛的应用，它对电网所带来的谐波、无功污染也逐渐严重。同时随着社会信息化的进步，敏感性负载(如计算机控制系统、精密电子设备等)的广泛应用，对电能质量也提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，具有安装方便、造价很低、配置灵活多变、检修维护方便、操作直观等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，连接在电网与负载之间，包括电流互感器、电压互感器、谐波提取器、电压比较器、中央处理器、PWM波产生器和逆变器，所述电流互感器分别连接负载和谐波提取器，所述电压互感器分别连接负载和电压比较器，所述谐波提取器和电压比较器分别连接中央处理器，所述中央处理器连接PWM波产生器，所述PWM波产生器连接逆变器，所述逆变器连接电网。

所述电流互感器为频率50Hz至3kHz的电流互感器。

所述中央处理器为DSP处理器。

所述中央处理器设有用于与上位机通信的RS232、RS385和RJ45接口。

所述电流互感器通过数据采集卡连接谐波提取器，所述电压互感器通过数据采集卡连接电压比较器。

所述逆变器采用由IGBT构成的三相全桥逆变电路。

还包括连接中央处理器的液晶显示屏和控制按钮。

还包括壳体，该电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，所述壳体内设有风冷机和散热孔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)在消除系统中谐波的同时还可以进行电压调节控制，从根本上提高了线路的电压质量，有效改善电网的供电质量，降低线损，提高电网的供电可靠性和经济效益。

2)增加电压比较器，同时控制按钮可选择设定值，使得本装置可适用于不同的负载侧滤波，配置灵活多变。

3)采用壳体落地式一体式结构，应用于户外，为户外型设备，具有安装方便、造价很低、检修维护方便的优点，同时配置液晶显示屏和控制按钮，操作直观。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图。

图中：1、电流互感器，2、电压互感器，3、谐波提取器，4、电压比较器，5、中央处理器，6、PWM波产生器，7、逆变器，8、电网，9、负载。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置连接在电网8与负载9之间，该负载9为非线性负载，该电力有源滤波装置包括电流互感器1、电压互感器2、谐波提取器3、电压比较器4、中央处理器5、PWM波产生器6和逆变器7，电流互感器1分别连接负载9和谐波提取器3，电压互感器2分别连接负载9和电压比较器4，谐波提取器3和电压比较器4分别连接中央处理器5，中央处理器5连接PWM波产生器6，PWM波产生器6连接逆变器7，逆变器7连接电网8。

其中，电流互感器1为频率50Hz至3kHz的电流互感器1，工作频率范围大，例如霍尔电流传感器。

中央处理器5为DSP处理器，谐波提取器3、电压比较器4可采用单片机，PWM波产生器6为现有技术中的电路结构，逆变器7采用由IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)构成的三相全桥逆变电路，根据PWM波控制IGBT的开关频率。

中央处理器5设有用于与上位机通信的RS232、RS385和RJ45接口，上位机可通过该装置实现对负载侧供电状态的监控，同时中央处理器5连接有液晶显示屏和控制按钮，液晶显示屏便于直观地显示工作状态，控制按钮包括开启、关闭以及设定值的输入等。

电流互感器1通过数据采集卡连接谐波提取器3，电压互感器2通过数据采集卡连接电压比较器4。数据采集卡实现模数转化功能。

该电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，壳体内设有风冷机和散热孔，散热性好。

工作原理：

1)该装置可以对负载侧非线性负荷产生的谐波进行补偿，改善系统侧电能质量，为业主避免电力罚款的产生。通过电流互感器1检测负载电流，谐波提取器3提取出负载电流中的谐波成分，中央处理器5根据谐波成分发出谐波补偿指令给PWM波产生器6，然后通过PWM波信号发送给逆变器7内部IGBT，控制逆变器7产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的电流注入到电网8中，达到滤波的目的。

2)该装置带有电压控制功能。由于负载侧轻载或重载时，会导致负载电压瞬时变化，影响电器的正常工作，严重时会导致设备停机或过压烧毁。电压互感器2检测负载电压，当电压比较器4判断检测到的负载端电压降低或升高到一定程度时，装置就会启动电压控制功能，电压比较器4向中央处理器5发送电压差，中央处理器5发出电压控制指令，通过PWM波产生器6控制逆变器7输出有功电流，将电压维持在一定水平。

如图1所示，U_s为电网侧电压，i_s为系统电流，i_L为负载电流，i_c为补偿电流。负荷点电压满足以下公式：

U_L＝U_S-(R+jX)i_s

${i_s}^2=\frac{{P_S}^2+{Q_S}^2}{{U_S}^2}$

式中，U_L为负载侧电压，(R+jX)为电网线路的阻抗，P_S为电网输出有功功率，Q_S为电网输出无功功率。

当系统负荷处于稳定的变化范围时，装置进行谐波补偿。当负荷的有功电流变化较大时，通过改变补偿装置的工作模式，使其输出部分有功，用于维持U_L在允许的范围内。

Claims (8)

1.一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，连接在电网(8)与负载(9)之间，其特征在于，包括电流互感器(1)、电压互感器(2)、谐波提取器(3)、电压比较器(4)、中央处理器(5)、PWM波产生器(6)和逆变器(7)，所述电流互感器(1)分别连接负载(9)和谐波提取器(3)，所述电压互感器(2)分别连接负载(9)和电压比较器(4)，所述谐波提取器(3)和电压比较器(4)分别连接中央处理器(5)，所述中央处理器(5)连接PWM波产生器(6)，所述PWM波产生器(6)连接逆变器(7)，所述逆变器(7)连接电网(8)。

2.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，所述电流互感器(1)为频率50Hz至3kHz的电流互感器(1)。

3.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，所述中央处理器(5)为DSP处理器。

4.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，所述中央处理器(5)设有用于与上位机通信的RS232、RS385和RJ45接口。

5.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，所述电流互感器(1)通过数据采集卡连接谐波提取器(3)，所述电压互感器(2)通过数据采集卡连接电压比较器(4)。

6.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，所述逆变器(7)采用由IGBT构成的三相全桥逆变电路。

7.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，还包括连接中央处理器(5)的液晶显示屏和控制按钮。

8.根据权利要求1所述的一种户外型带电压控制功能的电力有源滤波装置，其特征在于，还包括壳体，该电力有源滤波装置通过螺钉安装于壳体内，所述壳体内设有风冷机和散热孔。