一種安全可靠的智能電網(wǎng)有源電力濾波裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全可靠的智能電網(wǎng)有源電力濾波裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]有源電力濾波器(APF:Active power filter)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償，之所以稱(chēng)為有源，是相對(duì)于無(wú)源LC濾波器，只能被動(dòng)吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF可以通過(guò)采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無(wú)功的分離，控制并主動(dòng)輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，抵銷(xiāo)負(fù)載中相應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功和不平衡。利用可控功率半導(dǎo)體向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的，現(xiàn)有濾波器由指令電流運(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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入高速數(shù)字處理器DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波基波分離并以脈沖調(diào)制信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊生長(zhǎng)電網(wǎng)諧波電流幅值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全可靠的智能電網(wǎng)有源電力濾波裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種安全可靠的智能電網(wǎng)有源電力濾波裝置，包括外部殼體和安裝在外部殼體內(nèi)部的濾波裝置本體，所述外部殼體的橫斷面呈圓形，外部殼體的內(nèi)部通過(guò)一水平隔板分成上空腔和下空腔兩部分，其中所述的濾波裝置本體安裝在上空腔內(nèi)，與所述上空腔相對(duì)的外部殼體的上端設(shè)有排氣口，與所述下空腔相對(duì)的外部殼體上設(shè)置有一組進(jìn)氣管;所述的進(jìn)氣管分別包括水平部，以及設(shè)置在水平部一端的第一彎曲部和設(shè)置在水平部另一端的第二彎曲部，第二彎曲部位于外部殼體內(nèi)，第一彎曲部位于外部殼體外，各第二彎曲部的出氣口的開(kāi)口朝向同一圓周方向，各第一彎曲部的出氣口的開(kāi)口豎直向下;位于濾波裝置本體與所述外部殼體的側(cè)壁之間的水平隔板上設(shè)有用于連通上空腔和下空腔的連通孔，所述的連通孔均勻分布;所述的濾波裝置本體包括FPGA主控芯片和A\D轉(zhuǎn)換電路，所述的FPGA主控芯片與A\D轉(zhuǎn)換電路連接；所述的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路、諧波分析電路和調(diào)制電路，所述A\D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與一級(jí)處理電路連接，所述的一級(jí)處理電路的輸出端與諧波分析電路連接，所述的調(diào)制電路的輸出端與諧波分析電路連接;其中，一級(jí)處理電路用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理;諧波分析電路，連接一級(jí)處理電路，用于將一級(jí)處理電路輸出的限幅信號(hào)進(jìn)行諧波分析，并將諧波與基波分離;調(diào)制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)外部IGBT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(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。
[0005]所述的第二彎曲部的出氣口的開(kāi)口方向水平，且與外部殼體的內(nèi)側(cè)壁相切。
[0006]所述的排氣口上安裝有排氣扇。
[0007]所述的外部殼體的頂蓋的外沿上設(shè)有用于遮雨的彎折板，所述的彎折板斜向下傾斜。
[0008]所述外部殼體的下端設(shè)有具有自鎖功能的行走輪。
[0009]所述連通孔的直徑為lcm，兩連通孔孔心之間的距離為2.5cm。
[0010]在所述的FPGA主控芯片內(nèi)還設(shè)置有微處理器，所述的微處理器連接諧波分析電路;其中，微處理器用于進(jìn)行各電量參數(shù)顯示處理以及人機(jī)交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接。
[0011]所述的濾波裝置本體還包括與A\D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連接的信號(hào)處理電路，由電網(wǎng)所采集的電壓信號(hào)和負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)放大和整形處理以備傳輸?shù)紸\D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行高速A\D轉(zhuǎn)換。
[0012]所述的濾波裝置本體還包括與順次連接的驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路和濾波電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與調(diào)制電路連接;其中，由調(diào)制電路所產(chǎn)生的PWM調(diào)制脈沖通過(guò)所述的驅(qū)動(dòng)電路將PWM脈沖放大到外部IGBT功率模塊所需的電平；由驅(qū)動(dòng)電路所輸出的PffM脈沖經(jīng)過(guò)所述的逆變電路調(diào)制生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流;利用所述的濾波電路將補(bǔ)償電流中高頻載波電流濾除，使得從濾波電路中注入電網(wǎng)中的補(bǔ)償電流完全為電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流。
[0013]所述的逆變電路為IGBT逆變電路。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明通過(guò)水平隔板將外部殼體的內(nèi)腔劃分成上下兩個(gè)腔體，并將濾波裝置本體安裝在上空腔中，且在與上空腔相對(duì)的外部殼體的上端設(shè)有排氣口，在與下空腔相對(duì)的外部殼體上設(shè)置有一組進(jìn)氣管;使用時(shí)，濾波裝置本體與上空腔內(nèi)的氣體進(jìn)行熱交換，上空腔內(nèi)的氣體在熱交換之后溫度升高，之后通過(guò)排氣口排出，此時(shí)上空腔內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)，下空腔中的氣體向上空腔中補(bǔ)入，之后下空腔成為負(fù)壓區(qū)，外部殼體外的氣體通過(guò)各進(jìn)氣管源源不斷的補(bǔ)入下空腔內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)，將濾波裝置本體產(chǎn)生的熱量帶走，從而為濾波裝置降溫，進(jìn)而增加濾波裝置的使用壽命。
[0015](2)本發(fā)明所述的進(jìn)氣管分別包括水平部，以及設(shè)置在水平部一端的第一彎曲部和設(shè)置在水平部另一端的第二彎曲部，第二彎曲部位于殼體內(nèi)，第一彎曲部位于殼體外，各第二彎曲部的出氣口的開(kāi)口朝向同一圓周方向，經(jīng)進(jìn)氣管補(bǔ)入的外界空氣在下空腔中形成一渦旋，所述的渦旋產(chǎn)生一種吸力，從而便于將外部殼體外的空氣更為快速的吸進(jìn)下空腔中，進(jìn)而便于下空腔得以快速充滿(mǎn)氣體，以便滿(mǎn)足上空腔中的熱交換需求。
[0016](3)本發(fā)明在位于濾波裝置本體與所述殼體的側(cè)壁之間的水平隔板上設(shè)有用于連通上空腔和下空腔的連通孔，所述的連通孔均勻分布，這在很大程度上確保了濾波裝置工作過(guò)程中，自下空腔補(bǔ)入的氣體在上空腔中的均勻性，從而提高了有源電力濾波裝置散熱的均勻性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較為實(shí)用。
[0017](4)本發(fā)明的外部殼體的頂蓋的外沿上設(shè)有用于遮雨的彎折板，所述的彎折板斜向下傾斜，遮雨板的使用，可在一定程度上防止下雨天雨水進(jìn)入濾波裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較為實(shí)用。
[0018](5)本發(fā)明利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA為主控芯片內(nèi)部構(gòu)建的硬件數(shù)據(jù)處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，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(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0019](6)本發(fā)明所述的調(diào)制電路能夠以脈寬調(diào)制PffM脈沖形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，具有噪聲抵抗能力超強(qiáng)且可將噪聲影響降低到最小的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明外部殼體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為第二彎曲部示意圖；
圖3為濾波裝置本體原理框圖；
圖中，1-外部殼體，2-濾波裝置本體，3-水平隔板，4-上空腔，5-下空腔，6-排氣口，7-連通孔，8-進(jìn)氣管，81-第一彎曲部，82-第二彎曲部，9-頂蓋，10-彎折板，11-排氣扇，12-行走輪。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
如圖1和圖2所示，一種安全可靠的智能電網(wǎng)有源電力濾波裝置，包括外部殼體I和安裝在外部殼體I內(nèi)部的濾波裝置本體2，所述外部殼體I的橫斷面呈圓形，外部殼體I的內(nèi)部通過(guò)一水平隔板3分成上空腔4和下空腔5兩部分，其中所述的濾波裝置本體2安裝在上空腔4內(nèi)，與所述上空腔4相對(duì)的外部殼體2的上端設(shè)有排氣口6，與所述下空腔5相對(duì)的外部殼體I上設(shè)置有一組進(jìn)氣管8;所述的進(jìn)氣管8分別包括水平部，以及設(shè)置在水平部一端的第一彎曲部81和設(shè)置在水平部另一端的第二彎曲部82，第二彎曲部82位于外部殼體I內(nèi)，第一彎曲部81位于外部殼體I外，各第二彎曲部82的出氣口的開(kāi)口朝向同一圓周方向，各第一彎曲部81的出氣口的開(kāi)口豎直向下;位于濾波裝置本體2與所述外部殼體I的側(cè)壁之間的水平隔板3上設(shè)有用于連通上空腔4和下空腔5的連通孔7，所述的連通孔7均勻分布。
[0022]所述的第二彎曲部82的出氣口的開(kāi)口方向水平，且與外部殼體I的內(nèi)側(cè)壁相切。所述連通孔7的直徑為lcm，兩連通孔7孔心之間的距離為2.5cm。這在很大程度上確保了濾波裝置工作過(guò)程中，自下空腔5補(bǔ)入的氣體在上空腔4中的均勻性，從而提高了有源電力濾波裝置散熱的均勻性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較為實(shí)用。
[0023]使用時(shí)，濾波裝置本體2與上空腔4內(nèi)的氣體進(jìn)行熱交換，上空腔4內(nèi)的氣體在熱交換之后溫度升高，之后通過(guò)排氣口6排出，此時(shí)上空腔4內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)，下空腔5中的氣體向上空腔4中補(bǔ)入，之后下空腔5成為負(fù)壓區(qū)，外部殼體I外的氣體通過(guò)各進(jìn)氣管8源源不斷的補(bǔ)入下空腔5內(nèi)。在濾波裝置工作的過(guò)程中，上空腔4中熱交換后的氣體不斷的通過(guò)排氣口6排出，下空腔5中的氣體不斷的補(bǔ)入上空腔4中，而外部殼體I外的空氣不斷的補(bǔ)入下空腔5中，如此循環(huán)往復(fù)，將濾波裝置本體2產(chǎn)生的熱量帶走，從而為濾波裝置降溫，進(jìn)而增加濾波裝置的使用壽命。其中，經(jīng)各進(jìn)氣管8補(bǔ)入的外界空氣在下空腔5中形成一渦旋，外部殼體I外的空氣在上述渦旋的吸力作用下，更為快速的