專利名稱：有源濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及ー種濾波裝置，尤其涉及ー種有源濾波裝置。
背景技術(shù)：
有源濾波裝置為需要提供電源的裝置，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功；三相電路瞬時(shí)無功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論；APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)有源濾波裝置主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波裝置主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波裝置同有源濾波裝置比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會引起諧振。其工作原理是采用現(xiàn)代電カ電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電カ諧波治理專用設(shè)備，由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成，指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器(DSP)對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動消除電カ諧波，廣泛應(yīng)用于電力、鉄路、冶金、化工、煤炭、造船等領(lǐng)域。當(dāng)前，市場上的諧波裝置大多為無源濾波裝置，無源濾波裝置存在以下缺點(diǎn)(I)、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行；(2)、裝置的工作效率不高，僅能濾除大部分濾波，不能提供質(zhì)量的諧波治理效果；(3)、濾波電容容易衰減，導(dǎo)致濾波支路失諧，失去濾波的作用；(4)、壽命不長，最好的無源濾波壽命是3 4年，裝置報(bào)廢后，電容會污染環(huán)境；(5)、無源濾波在功率因數(shù)高的場合不能用，由于濾波的同時(shí)，必須補(bǔ)償無功，這就導(dǎo)致了無源濾波應(yīng)用的局限性“6)、無源濾波只能消除固定次數(shù)的諧波，若電網(wǎng)中含有的諧波次數(shù)多，増加支路的路數(shù)會很多，導(dǎo)致成本過高；(7)、無源濾波不能動態(tài)的消除濾波，不能很好的平衡無功；(8)、無源濾波受溫度的影響很大，影響裝置的濾波效果。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了ー種有源濾波裝置，可迅速、有效地濾除諧波，有效率高，能有效地濾除2 50次諧波，濾除率可達(dá)97%，且不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)。本實(shí)用新型是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的有源濾波裝置，其結(jié)構(gòu)主要由主控顯示単元、主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器、輸出濾波回路、控制電路模塊、外殼、零線排、非線性負(fù)載等部件構(gòu)成，其中主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器、輸出濾波回路間通過電纜連接，主控顯示単元、控制電路模塊間通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜連接，零線排固定在外殼內(nèi)部的橫梁上，所有的零線都固定在零線排上，非線性負(fù)載通過電纜連接于三相電網(wǎng)的另一端。[0008]所述的主控顯示單元,其結(jié)構(gòu)包括人機(jī)接口裝置、停止指示燈、停止按鈕、工作指示燈、啟動按鈕構(gòu)成，其中人機(jī)接口裝置設(shè)置于上端，停止指示燈、停止按鈕、工作指示燈、啟動按鈕自左向右依次并排設(shè)置。所述的主電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主斷路器、交流接觸器、預(yù)充電電阻、快速熔斷器、電源進(jìn)線端子構(gòu)成，其中主斷路器、交流接觸器和快速熔斷器通過電纜串聯(lián)，預(yù)充電電阻通過電纜與交流接觸器并聯(lián)，電源進(jìn)線端子一端與主斷路器的上端連接，另一段預(yù)留位置。所述的變流器模塊，其結(jié)構(gòu)由IPM模塊、IPM模塊觸發(fā)板、散熱器、直流側(cè)電容器組、預(yù)充電投切回路、電容放電回路、輸出電流互感器組成，其中IPM模塊觸發(fā)板通過螺絲固定在IPM模塊上，IPM模塊用螺絲固定在散熱器上，IPM模塊、直流側(cè)電容器組、預(yù)充電投切回路、電容放電回路間是通過電纜連接，輸出電流互感器為穿心式，直接套在母線上，ニ次端采樣信號與控制電路模塊中的運(yùn)算板連接，變流器模塊為整 機(jī)工作中最關(guān)鍵的部分，起到了有源逆變與系統(tǒng)交換能量的作用。所述的輸出電抗器，其進(jìn)線端通過電纜與主電路模塊中的快速熔斷器連接，出線端通過電纜與變流器模塊中的IPM模塊連接，主要起到與系統(tǒng)的能量交換作用，各個(gè)參數(shù)直接決定了工作性能，是變流器模塊能輸出電流到系統(tǒng)的重要連接器件。所述的輸出濾波回路，其由高頻濾波斷路器、高頻濾波電阻、高頻濾波電容器組成，高頻濾波斷路器、高頻濾波電阻、高頻濾波電容器之間通過電纜依次串聯(lián)的，高頻濾波斷路器進(jìn)線端通過電纜連接在主電路模塊中的主斷路器的出線端。所述的控制電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主控板、運(yùn)算板、直流電源模塊、觸發(fā)板、主控顯示単元、微型繼電器、IP微型斷路器、二次熔斷器、3P微型斷路器、控制變壓器構(gòu)成，其中主控板內(nèi)嵌于主控顯示單元內(nèi)，主控板、運(yùn)算板、直流電源模塊、觸發(fā)板、主控顯示単元通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜相互連接，微型繼電器與IP微型斷路器通過電纜連接，3P微型斷路器設(shè)置于ニ次熔斷器的下端，二次熔斷器設(shè)置為三個(gè)，每個(gè)上下兩個(gè)引腳分別連接至控制變壓器與3P微型斷路器的引腳上，人機(jī)接口裝置和VAPFl控制模塊連接，控制電路模塊對VAPFl控制模塊工作的整體控制，VAPFl控制模塊是通過設(shè)備并網(wǎng)連接部分注入與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，對電流諧波進(jìn)行補(bǔ)償。所述的外売，設(shè)置于外部，其由小日光燈、軸流風(fēng)機(jī)、行程開關(guān)構(gòu)成，其中的小日光燈、軸流風(fēng)機(jī)、行程開關(guān)均固定于外殼的內(nèi)壁上，小日光燈設(shè)置于外殼的內(nèi)部的上頂端。所述的主控板其由一塊主控顯示單元、一塊運(yùn)算板、三塊觸發(fā)板組成。所述的直流側(cè)電容器組，由18個(gè)直流電容器構(gòu)成，陶瓷電阻并聯(lián)于直流電容器組的兩端。本實(shí)用新型的工作流程為通過采樣單元采集配電系統(tǒng)的電流信號(CT信號)和電壓信號(PT信號)，將實(shí)時(shí)電流和電壓信號傳送到指令運(yùn)算板的微機(jī)處理中心，直流電源部分在系統(tǒng)運(yùn)行前先儲能升壓，儲能完備后將信號(DC信號)反饋到指令運(yùn)算板的微機(jī)處理中心，通過比較和運(yùn)算，指令運(yùn)算板根據(jù)配電系統(tǒng)中的諧波含量和大小給逆變器的觸發(fā)板發(fā)送觸發(fā)指令，逆變器將產(chǎn)生與配電系統(tǒng)中諧波電流大小相同、方向相反的逆變電流輸送到配電系統(tǒng)中，將配電系統(tǒng)中的諧波電流抵消掉。本實(shí)用新型是ー種動態(tài)濾除諧波的新型諧波治理設(shè)備，它通過監(jiān)測電網(wǎng)實(shí)時(shí)諧波狀況，在線計(jì)算出所含諧波分量，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制逆變電路，將大小相等、方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到迅速地動態(tài)跟蹤濾除諧波的作用。由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有的有益效果為I、可迅速、有效地濾除諧波，效率高，能有效地濾除2 50次諧波，濾除率可達(dá)97% ；2、既可以濾波又可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，可以瞬間高于額定容量進(jìn)行涌流補(bǔ)償，從而消除閃變和電壓波動；3、且可以通過設(shè)備自行判斷得到最佳濾波效果，井能夠自動適應(yīng)電網(wǎng)的阻抗變化；4、能實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)諧波變化，具有高度可控性和快速響應(yīng)性，補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率波動影響，濾波特濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)。5、中、英文、圖形液晶顯示，人機(jī)界面清晰友好；6、具有完善的自診斷和監(jiān)視功能，對故障可具體定位，方便調(diào)試；7、具有設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的市場推廣價(jià)值。

圖I、為本實(shí)用新型的正面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、為本實(shí)用新型的后面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、為本實(shí)用新型的外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4、為本實(shí)用新型的電路圖；圖5、為本實(shí)用新型的工作原理圖。圖中1-外売、2-小日光燈、3-軸流風(fēng)機(jī)、4-行程開關(guān)、5-陶瓷電阻、6_直流側(cè)電容器組、7-IPM模塊觸發(fā)板、8-IPM模塊、9-散熱器、10-電流互感器、11-交流接觸器、12-快速熔斷器、13-高頻濾波斷路器、14-主斷路器、15-輸出電抗器、16-電源進(jìn)線端子、17-微型繼電器、18-1P微型斷路器、19-二次熔斷器、20-3P微型斷路器、21-控制變壓器、22-直流電源模塊、23-運(yùn)算板、24-高頻濾波電阻、25-預(yù)充電電阻、26-直流放電電阻、27-零線排、28-高頻濾波電容器；29_電容放電回路；31-VAPF1控制模塊；32_人機(jī)接口裝置；33_非線性負(fù)載；34_主控顯示単元；35_停止指示燈；36_停止按鈕；37_工作指示燈；38_啟動按鈕。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作流程做進(jìn)ー步說明如圖I 5所示，有源濾波裝置，其結(jié)構(gòu)主要由主控顯示単元34、主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器15、輸出濾波回路、控制電路模塊、外殼I、零線排27、非線性負(fù)載33等部件構(gòu)成，其中主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器15、輸出濾波回路間通過電纜連接，主控顯示単元34、控制電路模塊間通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜連接，零線排27固定在外殼I內(nèi)部的橫梁上，所有的零線都固定在零線排27上，非線性負(fù)載33通過電纜連接于三相電網(wǎng)的另ー端。所述的主控顯示單元34,其結(jié)構(gòu)包括人機(jī)接口裝置32、停止指示燈35、停止按鈕36、工作指示燈37、啟動按鈕38構(gòu)成，其中人機(jī)接口裝置32設(shè)置于上端，停止指示燈35、停止按鈕36、工作指示燈37、啟動按鈕38自左向右依次并排設(shè)置。所述的主電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主斷路器14、交流接觸器11、預(yù)充電電阻25、快速熔斷器12、電源進(jìn)線端子16構(gòu)成，其中主斷路器14、交流接觸器11和快速熔斷器12通過電纜串聯(lián)，預(yù)充電電阻25通過電纜與交流接觸器11并聯(lián)，電源進(jìn)線端子16 —端與主斷路器14的上端連接，另一段預(yù)留位置。所述的 變流器模塊，其結(jié)構(gòu)由IPM模塊8、IPM模塊觸發(fā)板7、散熱器9、直流側(cè)電容器組6、預(yù)充電投切回路、電容放電回路29、輸出電流互感器10組成，其中IPM模塊觸發(fā)板7通過螺絲固定在IPM模塊8上，IPM模塊用8螺絲固定在散熱器9上，IPM模塊8、直流側(cè)電容器組6、預(yù)充電投切回路、電容放電回路29間是通過電纜連接，輸出電流互感器10為穿心式，直接套在母線上，二次端采樣信號與控制電路模塊中的運(yùn)算板23連接，變流器模塊為整機(jī)工作中最關(guān)鍵的部分，起到了有源逆變與系統(tǒng)交換能量的作用。所述的輸出電抗器15，其進(jìn)線端通過電纜與主電路模塊中的快速熔斷器12連接，出線端通過電纜與變流器模塊中的IPM模塊8連接，主要起到與系統(tǒng)的能量交換作用，各個(gè)參數(shù)直接決定了工作性能，是變流器模塊能輸出電流到系統(tǒng)的重要連接器件。所述的輸出濾波回路，其由高頻濾波斷路器13、高頻濾波電阻24、高頻濾波電容器28組成，高頻濾波斷路器13、高頻濾波電阻24、高頻濾波電容器28之間通過電纜依次串聯(lián)的，高頻濾波斷路器13進(jìn)線端通過電纜連接在主電路模塊中的主斷路器14的出線端。所述的控制電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主控板、運(yùn)算板23、直流電源模塊22、觸發(fā)板、主控顯示単元34、微型繼電器17、1P微型斷路器18、二次熔斷器19、3P微型斷路器20、控制變壓器21構(gòu)成，其中主控板內(nèi)嵌于主控顯示單元34內(nèi)，主控板、運(yùn)算板23、直流電源模塊22、觸發(fā)板、主控顯示単元34通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜相互連接，微型繼電器17與IP微型斷路器18通過電纜連接，3P微型斷路器20設(shè)置于二次熔斷器19的下端，二次熔斷器19設(shè)置為三個(gè)，每個(gè)上下兩個(gè)引腳分別連接至控制變壓器21與3P微型斷路器20的引腳上，人機(jī)接ロ裝置32和VAPFl控制模塊31連接，控制電路模塊對VAPFl控制模塊31工作的整體控制，VAPFl控制模塊31是通過設(shè)備并網(wǎng)連接部分注入與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，對電流諧波進(jìn)行補(bǔ)償。所述的外殼1，設(shè)置于外部，其由小日光燈2、軸流風(fēng)機(jī)3、行程開關(guān)4構(gòu)成，其中的小日光燈2、軸流風(fēng)機(jī)3、行程開關(guān)4均固定于外殼I的內(nèi)壁上，小日光燈2設(shè)置于外殼I的內(nèi)部的上頂端。所述的主控板，其由一塊主控顯示單元34、一塊運(yùn)算板23、三塊觸發(fā)板組成。所述的直流側(cè)電容器組6，由18個(gè)直流電容器構(gòu)成，陶瓷電阻5并聯(lián)于直流側(cè)電容器組6的兩端。本實(shí)用新型的工作流程為通過采樣單元采集配電系統(tǒng)的電流信號(CT信號)和電壓信號(PT信號)，將實(shí)時(shí)電流和電壓信號傳送到指令運(yùn)算板23的微機(jī)處理中心，直流電源部分在系統(tǒng)運(yùn)行前先儲能升壓，儲能完備后將信號(DC信號)反饋到指令運(yùn)算板23的微機(jī)處理中心，通過比較和運(yùn)算，指令運(yùn)算板23根據(jù)配電系統(tǒng)中的諧波含量和大小給逆變器的觸發(fā)板發(fā)送觸發(fā)指令，逆變器將產(chǎn)生與配電系統(tǒng)中諧波電流大小相同、方向相反的逆變電流輸送到配電系統(tǒng)中，將配電系統(tǒng)中的諧波電流抵消掉。本實(shí)用新型是ー種動態(tài)濾除諧波的新型諧波治理設(shè)備，它通過監(jiān)測電網(wǎng)實(shí)時(shí)諧波狀況，在線計(jì)算出所含諧波分量，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制逆變電路，將大小相等、方向相 反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到迅速地動態(tài)跟蹤濾除諧波的作用。
權(quán)利要求1.有源濾波裝置，其結(jié)構(gòu)主要由主控顯示單元[34]、主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器[15]、輸出濾波回路、控制電路模塊、外殼[I]、零線排[27]、非線性負(fù)載[33]構(gòu)成，其特征在于其中主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器[15]、輸出濾波回路間通過電纜連接，主控顯示單元[34]、控制電路模塊間通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜連接，零線排[27]固定在外殼[I]內(nèi)部的橫梁上，所有的零線都固定在零線排[27]上，非線性負(fù)載[33]通過電纜連接于三相電網(wǎng)的另一端。
2.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的主控顯示單元[34]，其結(jié)構(gòu)包括人機(jī)接口裝置[32]、停止指示燈[35]、停止按鈕[36]、工作指示燈[37]、啟動按鈕[38]構(gòu)成，其中人機(jī)接口裝置[32]設(shè)置于上端，停止指示燈[35]、停止按鈕[36]、工作指示燈[37]、啟動按鈕[38]自左向右依次并排設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的主電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主斷路器[14]、交流接觸器[11]、預(yù)充電電阻[25]、快速熔斷器[12]、電源進(jìn)線端子[16]構(gòu)成，其中主斷路器[14]、交流接觸器[11]和快速熔斷器[12]通過電纜串聯(lián)，預(yù)充電電阻[25]通過電纜與交流接觸器[11]并聯(lián)，電源進(jìn)線端子[16] —端與主斷路器[14]的上端連接，另一段預(yù)留位置。
4.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的變流器模塊，其結(jié)構(gòu)由IPM模塊[8]、IPM模塊觸發(fā)板[7]、散熱器[9]、直流側(cè)電容器組[6]、預(yù)充電投切回路、電容放電回路[29]、輸出電流互感器[10]組成，其中IPM模塊觸發(fā)板[7]通過螺絲固定在IPM模塊[8]上，IPM模塊[8]用螺絲固定在散熱器[9]上，IPM模塊[8]、直流側(cè)電容器組[6]、預(yù)充電投切回路、電容放電回路[29]間是通過電纜連接，輸出電流互感器[10]為穿心式，直接套在母線上，二次端采樣信號與控制電路模塊中的運(yùn)算板[23]連接。
5.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的輸出電抗器[15]，其進(jìn)線端通過電纜與主電路模塊中的快速熔斷器[12]連接，出線端通過電纜與變流器模塊中的IPM模塊[8]連接。
6.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的輸出濾波回路，其由高頻濾波斷路器[13]、聞頻濾波電阻[24]、聞頻濾波電容器[28]組成，聞頻濾波斷路器[13]、聞頻濾波電阻[24]、高頻濾波電容器[28]之間通過電纜依次串聯(lián)，高頻濾波斷路器[13]進(jìn)線端通過電纜連接在主電路模塊中的主斷路器[14]的出線端。
7.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的控制電路模塊，其結(jié)構(gòu)由主控板、運(yùn)算板[23]、直流電源模塊[22]、觸發(fā)板、主控顯示單元[34]、微型繼電器[17]、1P微型斷路器[18]、二次熔斷器[19]、3P微型斷路器[20]、控制變壓器[21]構(gòu)成，其中主控板內(nèi)嵌于主控顯示單元[34]內(nèi)，主控板、運(yùn)算板[23]、直流電源模塊[22]、觸發(fā)板、主控顯示單元[34]通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜相互連接，微型繼電器[17]與IP微型斷路器[18]通過電纜連接，3P微型斷路器[20]設(shè)置于二次熔斷器[19]的下端，二次熔斷器[19]設(shè)置為三個(gè)，每個(gè)上下兩個(gè)引腳分別連接至控制變壓器[21]與3P微型斷路器[20]的引腳上，人機(jī)接口裝置[32]和VAPFl控制模塊[31]連接。
8.如權(quán)利要求I所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的外殼[I]，設(shè)置于外部，其由小日光燈[2]、軸流風(fēng)機(jī)[3]、行程開關(guān)[4]構(gòu)成，其中的小日光燈[2]、軸流風(fēng)機(jī)[3]、行程開關(guān)[4]均固定于外殼I的內(nèi)壁上，小日光燈[2]設(shè)置于外殼[I]的內(nèi)部的上頂端。
9.如權(quán)利要求7所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的主控板，其由一塊主控顯示單元[34]、一塊運(yùn)算板[23]、三塊觸發(fā)板組成。
10.如權(quán)利要求4所述的有源濾波裝置，其特征在于所述的直流側(cè)電容器組[6]，由18個(gè)直流電容器構(gòu)成，陶瓷電阻[5]并聯(lián)于直流側(cè)電容器組[6]的兩端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種有源濾波裝置，屬于電力行業(yè)中的濾波技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)由主控顯示單元、主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器、輸出濾波回路、控制電路模塊、外殼、零線排、非線性負(fù)載等構(gòu)成，其中主電路模塊、變流器模塊、輸出電抗器、輸出濾波回路間通過電纜連接，主控顯示單元、控制電路模塊間通過網(wǎng)絡(luò)控制電纜連接，零線排固定在外殼內(nèi)部的橫梁上，非線性負(fù)載通過電纜連接于三相電網(wǎng)的另一端，通過監(jiān)測電網(wǎng)實(shí)時(shí)諧波狀況，在線計(jì)算出所含諧波分量，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制逆變電路，將大小相等、方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到迅速、能有效地濾除2～50次諧波，效率高，濾除率可達(dá)97％，且不受系統(tǒng)阻抗的影響。
文檔編號H02J3/18GK202373976SQ20112051842
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者包志勇, 陳茂 申請人:上海韋歐韋濾波設(shè)備有限公司