專利名稱：一種有源濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種有源濾波器，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置，之所以稱之為有源是因?yàn)樾枰獮槠涮峁╇娫?用以治理主電路的諧波)，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制的缺點(diǎn)(只能消除特定的幾次諧波)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤濾波；但是，目前常規(guī)的諧波治理多采用無(wú)源濾波器，該種無(wú)源濾波裝置的諧波補(bǔ)償特性受系統(tǒng)參數(shù)影響較大，只能濾除特定的幾次諧波，會(huì)對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用，諧波濾除率低，易與系統(tǒng)或者其它濾波支路發(fā)生串并聯(lián)諧振，影響用戶用電質(zhì)量；同時(shí)，整個(gè)有源濾波器的電路集成在一塊PCB電路板上，整個(gè)電路板的擴(kuò)展性極差，只能實(shí)現(xiàn)某些特定的功能，若此產(chǎn)品系列需進(jìn)行深入開發(fā)以擴(kuò)展產(chǎn)品功能，往往需要重新設(shè)計(jì)、重新布板，大大延誤了整個(gè)設(shè)計(jì)周期，增加了設(shè)計(jì)成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種諧波治理效果好、能夠主動(dòng)濾除電網(wǎng)多次不同的諧波、不會(huì)產(chǎn)生諧振、能夠抑制由于外電路的諧振而產(chǎn)生的諧波電流，保護(hù)用電設(shè)備自身不受電網(wǎng)干擾，且擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性好、靈活性高的有源濾波器。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種有源濾波器，所述裝置包含有信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路上連接有信號(hào)采集電路，所述信號(hào)處理電路經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路后與驅(qū)動(dòng)模塊相連，所述信號(hào)采集電路與一串接在電源線路上的電流互感器二相連接，所述電源線路經(jīng)斷路器、熔斷器、接觸器、主接觸器和電感后與IGBT逆變器相連，所述主接觸器上并聯(lián)有一預(yù)充電電阻，所述主接觸器和電感之間的連接線上串接有電流互感器一，所述電流互感器一與信號(hào)采集電路相連，所述IGBT逆變器與驅(qū)動(dòng)模塊相連，所述IGBT逆變器的直流母線之間接有一直流側(cè)母線電容，直流側(cè)母線電容的正、負(fù)極經(jīng)反饋電路后與信號(hào)采集電路相連。本實(shí)用新型有源濾波器，所述信號(hào)采集電路和反饋電路設(shè)置于PCB板一上，所述信號(hào)處理電路和指令信號(hào)發(fā)生電路設(shè)置于PCB板二上，PCB板一上設(shè)置有插座，PCB板二底部設(shè)置有插針，PCB板一和PCB板二通過插座和插針的配合相連接；所述PCB板一上設(shè)置有接口一、接口二、接口三和接口四，所述反饋電路通過接口一與IGBT逆變器直流側(cè)母線相連，所述采集電路分別經(jīng)接口 二和接口三后與電流互感器一和電流互感器二相連，所述采集電路經(jīng)插座和插針的配合后將信號(hào)輸送至信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路將處理后的信號(hào)經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路、插座和插針的配合后再經(jīng)接口四傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)用新型有源濾波器的調(diào)節(jié)方法，所述調(diào)節(jié)方法的步驟為:步驟一:信號(hào)采集電路通過電流互感器二實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)中由非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流波形；[0010]步驟二:步驟一中獲取的電流波形輸入至信號(hào)處理電路，分離出其中的諧波分量信號(hào);步驟三:步驟二中分離出的諧波分量信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行反相處理后，通過指令信號(hào)發(fā)生電路，形成控制指令；步驟四:控制指令經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊后輸入IGBT逆變器，從而通過驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT逆變器的實(shí)時(shí)、精確、快速控制；步驟五:IGBT逆變器的輸出電流經(jīng)電感之后，便形成了與原采樣的諧波電流波形相反的補(bǔ)償諧波電流，并送至諧波源的并網(wǎng)點(diǎn)，與原負(fù)載諧波電流進(jìn)行抵消。本實(shí)用新型一種有源濾波器的調(diào)節(jié)方法，在進(jìn)行步驟一至五的同時(shí)，裝置通過信號(hào)采集電路通過電流互感器一實(shí)時(shí)采集裝置的補(bǔ)償電流，與由電流互感器二采集的負(fù)載諧波電流進(jìn)行比較，形成一個(gè)閉環(huán)反饋控制。本實(shí)用新型一種有源濾波器的調(diào)節(jié)方法，在進(jìn)行步驟一之前，先合接觸器，主回路經(jīng)預(yù)充電電阻進(jìn)行限流，為IGBT逆變器的直流側(cè)母線電容充電，待該電容電壓平穩(wěn)后，合上主接觸器短接預(yù)充電電阻，促使直流側(cè)母線電容整流升壓的過程緩慢、平穩(wěn)，無(wú)合閘瞬間沖擊電流；同時(shí)，通過直流電壓反饋電路，將當(dāng)前直流側(cè)母線電容的電壓送至信號(hào)采集電路，隨后信號(hào)處理電路將反饋直流電壓與目標(biāo)直流電壓進(jìn)行比較，將比較差值經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為當(dāng)前控制目標(biāo)，指令信號(hào)發(fā)生電路將補(bǔ)償諧波電流與直流電壓控制目標(biāo)進(jìn)行疊加并形成控制指令信號(hào)，最終達(dá)到控制直流電壓與發(fā)出補(bǔ)償電流的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過采用IGBT后能夠快速、實(shí)時(shí)的對(duì)電網(wǎng)諧波電流狀況作出反應(yīng)，諧波治理效率高、可同時(shí)濾除多次諧波，能夠抑制由于外電路的諧振而產(chǎn)生的諧波電流，從而使得用戶得到更為穩(wěn)定的用電環(huán)境；同時(shí)，將信號(hào)采集電路和信號(hào)處理電路分置在兩塊電路板上，從而使得信號(hào)能夠相互隔離不受影響，并且增加了整個(gè)電路系統(tǒng)的擴(kuò)展性能，便于在原有PCB板基礎(chǔ)上進(jìn)行系列化產(chǎn)品的升級(jí)、改進(jìn)或功能擴(kuò)展連接，降低開發(fā)周期，同時(shí)促使PCB具備通用性和擴(kuò)展性。

圖1為本實(shí)用新型一種有源濾波器的電路示意圖。圖2為本實(shí)用新型一種有源濾波器的PCB板結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型一種有源濾波器的應(yīng)用狀態(tài)示意圖。圖4為本實(shí)用新型一種有源濾波器圖3去除掉附圖標(biāo)記后的示意圖。其中:信號(hào)處理電路1、信號(hào)采集電路2、驅(qū)動(dòng)模塊3、IGBT逆變器4、反饋電路5、電感6、主接觸器7、預(yù)充電電阻8、接觸器9、熔斷器10、斷路器11、直流側(cè)母線電容12、電流互感器一 13、電流互感器二 14、指令信號(hào)發(fā)生電路15 ；PCB 板一 101、PCB 板二 102、插座 103、插針 104 ；接口一101.1、接口二 101.2、接口三 101.3、接口四 101.4。
具體實(shí)施方式
[0026]參見圖f 4，本實(shí)用新型涉及的一種有源濾波器，所述裝置包含有信號(hào)處理電路1，所述信號(hào)處理電路I上連接有信號(hào)采集電路2，所述信號(hào)處理電路I經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路15后與驅(qū)動(dòng)模塊3相連，所述信號(hào)采集電路2與一串接在電源線路上的電流互感器二 14相連接，所述電源線路經(jīng)斷路器11、熔斷器10、接觸器9、主接觸器7和電感6后與IGBT逆變器4相連，所述主接觸器7上并聯(lián)有一預(yù)充電電阻8，所述主接觸器7和電感6之間的連接線上串接有電流互感器一 13，所述電流互感器一 13與信號(hào)采集電路2相連，所述IGBT逆變器4與驅(qū)動(dòng)模塊3相連，所述IGBT逆變器4的直流母線之間接有一直流側(cè)母線電容12，直流側(cè)母線電容12的正、負(fù)極經(jīng)反饋電路5后與信號(hào)采集電路2相連；本實(shí)用新型一種有源濾波器的調(diào)節(jié)方法為:步驟一:信號(hào)采集電路2通過電流互感器二 14實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)中由非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流波形；步驟二:步驟一中獲取的電流波形輸入至信號(hào)處理電路1，分離出其中的諧波分量信號(hào)(在信號(hào)處理電路I內(nèi)將各次諧波的幅值、相位還原，生成對(duì)應(yīng)的諧波電流波形，這些被還原的諧波電流波形與原負(fù)載中的諧波電流波形完全一致，幅值與相位完全相等，并實(shí)時(shí)跟隨負(fù)載諧波電流的變化)；步驟三:步驟二中分離出的諧波分量信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路I進(jìn)行反相處理后，通過指令信號(hào)發(fā)生電路15，形成控制指令(即調(diào)制PWM脈沖信號(hào))；步驟四:控制指令經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊3后輸入IGBT逆變器4，從而通過驅(qū)動(dòng)模塊3實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT逆變器4的實(shí)時(shí)、精確、快速控制；步驟五:IGBT逆變器4的輸出電流經(jīng)電感6之后，便形成了與原采樣的諧波電流波形相反的補(bǔ)償諧波電流，并送至諧波源的并網(wǎng)點(diǎn)，與原負(fù)載諧波電流進(jìn)行抵消。在進(jìn)行步驟一至五的同時(shí)(即在本實(shí)用新型裝置不斷采集、計(jì)算、還原負(fù)載諧波電流的同時(shí))，裝置通過信號(hào)采集電路2通過電流互感器一 13實(shí)時(shí)采集裝置的補(bǔ)償電流，與由電流互感器二 14采集的負(fù)載諧波電流進(jìn)行比較，形成一個(gè)閉環(huán)反饋控制，從而進(jìn)一步提升裝置的控制精度，提高運(yùn)行效率；上述步驟中，信號(hào)處理電路I的核心是根據(jù)信號(hào)采集電路2檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象電流中的諧波分量，并將其還原成為裝置即將發(fā)出的補(bǔ)償電流；指令信號(hào)發(fā)生電路15則根據(jù)信號(hào)處理電路I生成的補(bǔ)償電流形成控制指令，產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變器4產(chǎn)生最終的補(bǔ)償電流；本實(shí)用新型一種有源濾波器啟動(dòng)過程中，先經(jīng)預(yù)充電電阻8進(jìn)行限流，為IGBT逆變器4的IGBT側(cè)的直流側(cè)母線電容12充電，減小對(duì)該直流側(cè)母線電容12充電的沖擊電流，保護(hù)電容，待該電容電壓平穩(wěn)后，合上主接觸器7，促使直流側(cè)母線電容12整流升壓的過程緩慢、平穩(wěn)；在整個(gè)裝置運(yùn)行過程中，需對(duì)IGBT逆變器4直流側(cè)電壓進(jìn)行控制，使其能夠維持足夠高的直流電壓，從而在補(bǔ)償諧波的過程中能夠輸出所需的補(bǔ)償電流；通過直流電壓反饋電路5，將當(dāng)前直流側(cè)母線電容12的電壓送至信號(hào)采集電路2，隨后信號(hào)處理電路I將反饋直流電壓與目標(biāo)直流電壓進(jìn)行比較，將比較差值經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為當(dāng)前控制目標(biāo)，指令信號(hào)發(fā)生電路15將補(bǔ)償諧波電流與直流電壓控制目標(biāo)進(jìn)行疊加并形成控制指令信號(hào)，最終達(dá)到控制直流電壓與發(fā)出補(bǔ)償電流的目的。并且，在實(shí)際使用中，為了增加整個(gè)有源濾波器的可擴(kuò)展性、通用性、提高其抗干擾能力，將信號(hào)采集電路2和反饋電路5設(shè)置于PCB板一 101上，將信號(hào)處理電路I和指令信號(hào)發(fā)生電路15設(shè)置于PCB板二 102上，PCB板一 101上設(shè)置有插座103，PCB板二 102底部設(shè)置有插針104，PCB板一 101和PCB板二 102通過插座103和插針104的配合實(shí)現(xiàn)連接(物理連接和電氣連接);所述PCB板一 101上設(shè)置有接口一 101.1、接口二 101.2、接口三101.3和接口四101.4，所述反饋電路5通過接口一 101.1與IGBT逆變器4相連，所述采集電路2分別經(jīng)接口二 101.2和接口三101.3后與電流互感器一 13和電流互感器二 14相連，所述采集電路2經(jīng)插座103和插針104的配合后將信號(hào)輸送至信號(hào)處理電路1，所述信號(hào)處理電路I將處理后的信號(hào)經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路15以及插座103和插針104的配合后再經(jīng)接口四101.4傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊3 ;因此將信號(hào)采集和信號(hào)處理相互分離，并將對(duì)外接口設(shè)置于PCB板一 101上，便于后續(xù)的擴(kuò)展。
權(quán)利要求1.一種有源濾波器，其特征在于:所述裝置包含有信號(hào)處理電路(1)，所述信號(hào)處理電路(I)上連接有信號(hào)采集電路(2)，所述信號(hào)處理電路(I)經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路(15)后與驅(qū)動(dòng)模塊(3)相連，所述信號(hào)采集電路(2)與一串接在電源線路上的電流互感器二(14)相連接，所述電源線路經(jīng)斷路器(11)、熔斷器(10)、接觸器(9)、主接觸器(7)和電感(6)后與IGBT逆變器(4)相連，所述主接觸器(7)上并聯(lián)有一預(yù)充電電阻(8)，所述主接觸器(7)和電感(6)之間的連接線上串接有電流互感器一(13)，所述電流互感器一(13)與信號(hào)采集電路(2)相連，所述IGBT逆變器(4)的直流母線之間接有一直流側(cè)母線電容(12)，直流側(cè)母線電容(12)的正、負(fù)極經(jīng)反饋電路(5)后與信號(hào)采集電路(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種有源濾波器，其特征在于:所述信號(hào)采集電路(2)和反饋電路(5)設(shè)置于PCB板一(101)上,所述信號(hào)處理電路(I)和指令信號(hào)發(fā)生電路(15)設(shè)置于PCB板二(102)上，PCB板一(101)上設(shè)置有插座(103)，PCB板二(102)底部設(shè)置有插針(104)，PCB板一(101)和PCB板二(102)通過插座(103)和插針(104)的配合相連接；所述PCB板一(101)上設(shè)置有接口一(101.1)、接口二(101.2)、接口三(101.3)和接口四(101.4)，所述反饋電路(5 )通過接口一( 101.I)與IGBT逆變器(4 )的直流側(cè)母線電容(12 )相連，所述采集電路(2)分別經(jīng)接口二(101.2)和接口三(101.3)后與電流互感器一(13)和電流互感器二(14)相連，所述采集電路(2)經(jīng)插座(103)和插針(104)的配合后將信號(hào)輸送至信號(hào)處理電路(1)，所述信號(hào)處理電路(I)將處理后的信號(hào)經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路(15)、插座(103)和插針(104)的配合后再經(jīng)接口四(101.4)傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊(3)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種有源濾波器，所述裝置包含有信號(hào)處理電路(1)，所述信號(hào)處理電路(1)上連接有信號(hào)采集電路(2)，所述信號(hào)處理電路(15)經(jīng)指令信號(hào)發(fā)生電路(3)后與驅(qū)動(dòng)模塊(3)相連，所述信號(hào)采集電路(2)與一串接在電源線路上的電流互感器二(14)相連接，所述電源線路經(jīng)斷路器(11)、熔斷器(10)、接觸器(9)、主接觸器(7)和電感(6)后與IGBT逆變器(4)相連，所述主接觸器(7)和電感(6)之間的連接線上串接有電流互感器一(13)，所述電流互感器一(13)與信號(hào)采集電路(2)相連，所述IGBT逆變器(4)的輸出端經(jīng)反饋電路(5)后與信號(hào)采集電路(2)相連。本實(shí)用新型有源濾波器，諧波治理效果好、可同時(shí)濾除多次諧波，能夠抑制由于外電路的諧振而產(chǎn)生的諧波電流，擴(kuò)展性強(qiáng)，更具通用性。
文檔編號(hào)H02J3/01GK203166519SQ20132007134
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者張建興 申請(qǐng)人:江蘇方程電力科技有限公司