CN211183422U - 一种移动式有源多次谐波保护器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种移动式有源多次谐波保护器，该保护器包括移动式箱体，及设置在所述移动式箱体内且并联在负载前端的检测电流电路、运算电路、控制电路、驱动电路、主电路和有源电力滤波器。本实用新型通过检测电流电路和运算电路检测反馈负载产生电流的波动，再通过控制电路、驱动电路反馈给主电路，主电路和有源电力滤波器进行负载谐波抑制；并且采用移动式箱体，实现任意位置的负载谐波治理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种移动式谐波保护器，尤其涉及一种能够对不同频次谐波、不同的设备进行抑制的有源补偿谐波保护器。
背景技术
随着电力电子装置的广泛应用，给电网中带来了大量的谐波，致使整个电网的电能质量日益恶化。
谐波电流就是将非正弦周期性电流函数按傅立叶级数展开时，其频率为原周期电流频率整数倍的各正弦分量的统称。频率等于原周期电流频率k倍的谐波电流称为k次谐波电流，k大于1的各谐波电流也统称为高次谐波电流。
电网中谐波电流的危害：
(1)谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。
(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，甚至引起严重事故。
(4)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。
(5)谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。
如图1所示，为传统LC滤波器的原理图，它是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波(图1中为单次谐波)，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路；很显然传统无源滤波器不能根据负载变化而变化，它仅对产生特定次谐波的负载有明显效果。
为了解决电网的谐波问题，治理谐波的装置应运而生，但是现在市面上的谐波治理装置主要是利用电感、电容和电阻组合的二电平技术的基础上设计的滤波电路，以及少数利用三电平技术的有源滤波电路。另外一种三电平技术基础的有源电力滤波器，主要通过三电平技术，设置于变压器器之后的谐波补偿，通常为容量较大的设备。
现有的电调谐滤波器主要存在以下问题：
(1)电调谐滤波器是谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而变化。
(2)电网中的谐波会因谐波源不同而会有一定的波动，这将导致滤波器的失谐。
(3)电网阻抗变化对单调谐滤波器的滤波效果会有较大的影响。
(4)少数有源滤波电路，存在造价高，一次固定设置，不能根据谐波源的变化，而充分治理解决系统中的谐波问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种移动式有源多次谐波保护器，旨在解决既有方法存在的部分或全部技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种移动式有源多次谐波保护器，包括移动式箱体，及设置在所述移动式箱体内且并联在负载前端的检测电流电路、运算电路、控制电路、驱动电路、主电路和有源电力滤波器；所述检测电流电路输出端与运算电路输入端连接；所述运算电路输出端与控制电路输入端连接；所述控制电路输出端与驱动电路输入端连接；所述驱动电路输出端与主电路串联后与交流系统电源输出端连接，并联于系统交流电源中，同时通过系统旁路为负载提供电源接口；所述有源电力滤波器并联在交流系统电源输出端。
进一步地，所述运算电路包括可编程逻辑器件、数字信号处理单片机、模数转换电路和I/O电路，所述可编程逻辑器件数据端口与数字信号处理单片机数据端口连接，所述可编程逻辑器件和数字信号处理单片机的信号端口与模数转换电路连接，所述模数转换电路与控制电路连接。
进一步地，所述主电路包括三组并联的绝缘栅双极型晶体管；各组绝缘栅双极型晶体管包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管，串联的绝缘栅双极型晶体管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
进一步地，所述有源电力滤波器包括三组由电感和电阻并联组成的单元；各个单元的一端均相互连接，另一端分别通过一电容并联在交流系统电源输出端。
进一步地，所述系统旁路包括三组并联的稳压二极管、及与各组稳压二极管并联的串联电感和电阻；各组稳压二极管包括串联的两个稳压二极管，串联的稳压二极管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
进一步地，所述移动式箱体包括箱体和设置在所述箱体底部的滑轮，所述箱体的侧面设置有谐波负载的初入端和接入配电柜/配电箱/配电负载回路的插座口。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)针对不同频次的谐波，自适应补偿抑制，实现动态补偿；
(2)利用同一装置可根据负载的运行情况，自由选择对不同负载进行补偿；
(3)根据电网频率变化，不受电网频率变化的而发生变化；
(4)能够移动、便携，实现任意位置的负载谐波治理。
附图说明
图1是传统LC滤波器的原理图；
图2是本实用新型的移动式有源多次谐波保护器结构示意图图；
图3是本实用新型的电路原理图；
图4是本实用新型的安装位置示意图；
图5是本实用新型的正视图；
图6是本实用新型的侧视图。
其中附图标记为：运算电路-1、控制电路-2、驱动电路-3、主电路-4、有源电力滤波器-5、系统旁路-6。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例的主要解决方案为：
如图2所示，一种移动式有源多次谐波保护器，包括移动式箱体，及设置在所述移动式箱体内且并联在负载前端的检测电流电路、运算电路1、控制电路2、驱动电路3、主电路4和有源电力滤波器5；所述检测电流电路输出端与运算电路1输入端连接；所述运算电路1输出端与控制电路2输入端连接；所述控制电路2输出端与驱动电路3输入端连接；所述驱动电路3输出端与主电路4串联后与交流系统电源输出端连接，并联于系统交流电源中，同时通过系统旁路6为负载提供电源接口；所述有源电力滤波器5并联在交流系统电源输出端。
上述运算电路1包括可编程逻辑器件、数字信号处理单片机、模数转换电路和I/O电路，所述可编程逻辑器件数据端口与数字信号处理单片机数据端口连接，所述可编程逻辑器件和数字信号处理单片机的信号端口与模数转换电路连接，所述模数转换电路与控制电路连接。
上述主电路4包括三组并联的绝缘栅双极型晶体管；各组绝缘栅双极型晶体管包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管，串联的绝缘栅双极型晶体管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
上述有源电力滤波器5包括三组由电感和电阻并联组成的单元；各个单元的一端均相互连接，另一端分别通过一电容并联在交流系统电源输出端。
上述系统旁路6包括三组并联的稳压二极管、及与各组稳压二极管并联的串联电感和电阻；各组稳压二极管包括串联的两个稳压二极管，串联的稳压二极管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
上述检测电流电路、控制电路3、驱动电路4均可直接采用本领域常规的集成电子器件；基于现有的集成电子器件，其各个接线端口及具体的电路设计对于本领域技术人员而言是清楚的，这里不做赘述。
本实用新型通过检测电流电路和运算电路1检测反馈负载产生电流的波动，再通过控制电路2、驱动电路3反馈给主电路4，主电路4和有源电力滤波器(APF)5产生与负载谐波大小相等，方向相反的谐波，进行抵消负载谐波。
如图3所示，经过检测分析电路、运算电路1、控制电路2、驱动电路3和主电路4后的负载电流与电网系统电流一致。
如图4所示，if为系统电流，iL为产生谐波的负载电流，ic为补偿电流，ih为产生谐波的负载电流与系统电流的差值电流；正常运行的负载的工作电流为if，会产生谐波的负载电流为iL＝if+ih，假设正常负载的额定工作电流为if，那么谐波负载产生的谐波电流ih就可能造成正常负载的损坏，甚至烧毁；在设置本实用新型的保护器后，谐波负载的负载电流iL＝if+ih，经本实用新型的检测电流电路检测到负载电流与系统电流的差值ih，经过运算电路1、驱动电路3、主电路4的运算、转换、逆变等处理产生与ih大小相等，方向相反的抵消电流ic，即为补偿电流，维持系统电流if恒定，对整个电网中的其他正常运行设备进行保障。
此外，本实用新型的移动式箱体包括箱体和设置在所述箱体底部的滑轮，所述箱体的侧面设置有谐波负载的初入端和接入配电柜/配电箱/配电负载回路的插座口。
如图5所示，本实用新型自带滑轮，便于移动，从而实现在任意位置的负载产生谐波均可实现谐波治理；如图6所示，本实用新型的接线方式为：谐波负载的初入端，接入本实用新型的插座口，而本实用新型的初入端，接入原谐波的电源端即可，体现了本实用新型的便利反复利用，操作方便的特点。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种移动式有源多次谐波保护器，其特征在于，包括移动式箱体，及设置在所述移动式箱体内且并联在负载前端的检测电流电路、运算电路、控制电路、驱动电路、主电路和有源电力滤波器；所述检测电流电路输出端与运算电路输入端连接；所述运算电路输出端与控制电路输入端连接；所述控制电路输出端与驱动电路输入端连接；所述驱动电路输出端与主电路串联后与交流系统电源输出端连接，并联于系统交流电源中，同时通过系统旁路为负载提供电源接口；所述有源电力滤波器并联在交流系统电源输出端；所述移动式箱体包括箱体和设置在所述箱体底部的滑轮，所述箱体的侧面设置有谐波负载的初入端和接入配电柜/配电箱/配电负载回路的插座口。
2.如权利要求1所述的移动式有源多次谐波保护器，其特征在于，所述运算电路包括可编程逻辑器件、数字信号处理单片机、模数转换电路和I/O电路，所述可编程逻辑器件数据端口与数字信号处理单片机数据端口连接，所述可编程逻辑器件和数字信号处理单片机的信号端口与模数转换电路连接，所述模数转换电路与控制电路连接。
3.如权利要求1所述的移动式有源多次谐波保护器，其特征在于，所述主电路包括三组并联的绝缘栅双极型晶体管；各组绝缘栅双极型晶体管包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管，串联的绝缘栅双极型晶体管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
4.如权利要求1所述的移动式有源多次谐波保护器，其特征在于，所述有源电力滤波器包括三组由电感和电阻并联组成的单元；各个单元的一端均相互连接，另一端分别通过一电容并联在交流系统电源输出端。
5.如权利要求1所述的移动式有源多次谐波保护器，其特征在于，所述系统旁路包括三组并联的稳压二极管、及与各组稳压二极管并联的串联电感和电阻；各组稳压二极管包括串联的两个稳压二极管，串联的稳压二极管之间分别通过一电感与交流系统电源输出端连接。
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