CN204928147U - 一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，与变压器二次侧和非线性负载之间的母线连接，用以在负载侧抑制三相不平衡电流和谐波补偿，该装置包括设置在母线上的信号采集点和电能输出点，以及信号采集器、控制器、PWM电路、三电平逆变器和储能元件，所述的信号采集点、信号采集器、控制器、PWM电路、三电平逆变器和电能输出点依次连接，所述的储能元件与三电平逆变器连接。与现有技术相比，本实用新型具有占地小、运行可靠、适用范围广、功能强大、适用于多种接线方式等优点。

Description

一种户外型带有三电平逆变器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有三电平逆变器的电力有源滤波装置。
背景技术
在中低压配电网中的三相负荷随机变化，三相负荷不平衡会引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力，引起以负序分量为起动元件的多种保护发生误动作，这对电网安全运行是有严重威胁的。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，非线性负载(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。
由于非线性负载侧母线与变压器二次侧的三相线路的接法不同，传统的二电平逆变器只能适应于三角形接法，对于电机负载时的星形接法，就不能起到很好的作用。
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占地小、运行可靠、适用范围广、功能强大、适用于多种接线方式的户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，与变压器二次侧和非线性负载之间的母线连接，用以在负载侧抑制三相不平衡电流和谐波补偿，该装置包括设置在母线上的信号采集点和电能输出点，以及信号采集器、控制器、PWM电路、三电平逆变器和储能元件，所述的信号采集点、信号采集器、控制器、PWM电路、三电平逆变器和电能输出点依次连接，所述的储能元件与三电平逆变器连接。
所述的信号采集器包括电流互感器、电压互感器和电能表。
所述的控制器包括ARM、DSP、CPLD和FPGA。
所述的三电平逆变器与储能元件之间还设有三相整流桥。
所述的电力有源滤波装置设置在户外柱上，高度为4.5-5m，且外部套设有防爆外壳。
所述的电力有源滤波装置还包括设置在负载侧母线上的电抗器。
所述的储能元件为锂离子蓄电池。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
一、占地小、运行可靠：该装置应用于户外柱上，占地面积大大减小，解决了传统户外补偿装置运维中的防天气灾害、防外力破坏以及散热等问题，可有效节约土地资源，拓展城市电网的发展空间，提高供电可靠性。
二、适用范围广：柱上式补偿装置可以广泛应用于城市闹市区、景观地带、居民小区等地，适用于各种常规负载和非线性负载减轻了城区配电变压器建设的压力，安装方便，配置灵活多变。
三、功能强大：本装置不仅能够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，还能在消除系统中谐波的同时还可以进行三相不平衡抑制，并且在负载侧电路上设置了电抗器提升了补偿的效果。
四、适用于多种接线方式：本实用新型的逆变器采用了三电平逆变器代替了原来的二电平滤波器，能够适应负载侧的星形接法，同时具有二电平滤波器适应的三角形接法，适用范围广，效果好。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为三电平逆变器的电路结构示意图。
其中，1、非线性负载，2、采集器，3、控制器，4、PWM电路，5、三电平逆变器，6、储能元件。
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。
实施例：
如图1所示，一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，与变压器二次侧和非线性负载1之间的母线连接，用以在负载侧抑制三相不平衡电流和谐波补偿，该装置包括设置在母线上的信号采集点和电能输出点，以及信号采集器2、控制器3、PWM电路4、三电平逆变器5和储能元件6，信号采集点、信号采集器2、控制器3、PWM电路4、三电平逆变器5和电能输出点依次连接，储能元件6与三电平逆变器5连接，储能元件6为锂离子蓄电池。
信号采集器2包括电流互感器、电压互感器和电能表，控制器3为DSP，三电平逆变器5与储能元件6之间还设有三相整流桥，电力有源滤波装置设置在户外柱上，高度为4.5-5m，且外部套设有防爆外壳，电力有源滤波装置还包括设置在负载侧母线上的电抗器。
如图2所示，三电平逆变器5主电路的每个桥臂由四个开关管和两个钳位二极管组成。当桥臂的上两个开关管导通三电平逆变器5输出正电平，当桥臂的中间两个开关管导通时，三电平逆变器5输出零电平，当桥臂的下两个开关管导通时，三电平逆变器5输出负电平，两个二极管起到钳制中点电位的作用，因此这种形式的变流器被称为中点钳位型(NPC)变流器，主电路的直流侧由两个(两组)电容串联而成，两个电容的中点与每个桥臂的二极管相连，其中点电位受每相电流的影响。
本实用新型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，提高电能利用率。通过信号采集器2检测母线的电流、电压和电功率，并通过内部DSP的计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM电路4产生PWM信号发送给三电平逆变器5的IGBT，控制三电平逆变器5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中，达到滤波的目的。
本实用新型还通过控制三电平逆变器5各相桥臂上的IGBT的通断，产生高于或低于负载侧电压的可控电压，这个电压的幅值和相位可以控制，从而与负载侧之间产生电压差，使负载侧和本装置产生能量流动，这些能量在三相线和中线中流动，补偿抑制三相负荷不均带来的三相电流不平衡。

Claims (7)

1.一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，与变压器二次侧和非线性负载(1)之间的母线连接，用以在负载侧抑制三相不平衡电流和谐波补偿，其特征在于，该装置包括设置在母线上的信号采集点和电能输出点，以及信号采集器(2)、控制器(3)、PWM电路(4)、三电平逆变器(5)和储能元件(6)，所述的信号采集点、信号采集器(2)、控制器(3)、PWM电路(4)、三电平逆变器(5)和电能输出点依次连接，所述的储能元件(6)与三电平逆变器(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的信号采集器(2)包括电流互感器、电压互感器和电能表。
3.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的控制器(3)包括ARM、DSP、CPLD和FPGA。
4.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的三电平逆变器(5)与储能元件(6)之间还设有三相整流桥。
5.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的电力有源滤波装置设置在户外柱上，高度为4.5-5m，且外部套设有防爆外壳。
6.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的电力有源滤波装置还包括设置在负载侧母线上的电抗器。
7.根据权利要求1所述的一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置，其特征在于，所述的储能元件(6)为锂离子蓄电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106374487A (zh) * 2015-07-24 2017-02-01 利思电气（上海）有限公司 一种户外型带有三电平逆变器的电力有源滤波装置
CN110729736A (zh) * 2019-10-17 2020-01-24 深圳市盛弘电气股份有限公司 带旁路快切功能的逆变模块、动态电压补偿装置及方法

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