一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力有源濾波裝置，尤其是涉及一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，電網(wǎng)規(guī)模不斷增大，大量的感性負(fù)荷接入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)持續(xù)偏低。尤其在1kV輸電線路中，存在著大量的無(wú)功電流的流動(dòng)，造成很大的輸電損耗。非線性負(fù)荷引起的諧波同樣帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響，特別是隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種電力電子裝置在發(fā)電、輸電、配電和用電系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用，它對(duì)電網(wǎng)所帶來(lái)的諧波、無(wú)功污染也逐漸嚴(yán)重。同時(shí)隨著社會(huì)信息化的進(jìn)步，敏感性負(fù)載(如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、精密電子設(shè)備等)的廣泛應(yīng)用，對(duì)電能質(zhì)量也提出了更高的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，具有安裝方便、造價(jià)很低、配置靈活多變、檢修維護(hù)方便、操作直觀等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]—種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，連接在電網(wǎng)與負(fù)載之間，包括電流互感器、諧波提取器、基波無(wú)功分量提取器、諧波比較器、中央處理器、PWM波發(fā)生器和逆變器，所述電流互感器分別連接負(fù)載、諧波提取器和基波無(wú)功分量提取器，所述基波無(wú)功分量提取器連接諧波比較器，所述諧波提取器和諧波比較器均連接中央處理器，所述中央處理器連接PWM波發(fā)生器，所述PffM波發(fā)生器連接逆變器，所述逆變器連接電網(wǎng)。
[0006]所述中央處理器連接有與上位機(jī)無(wú)線連接的無(wú)線發(fā)射器。
[0007]所述中央處理器為ARM+DSP雙核處理器。
[0008]所述諧波提取器、基波無(wú)功分量提取器、諧波比較器均為單片機(jī)。
[0009]所述電流互感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接諧波提取器，所述電流互感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接基波無(wú)功分量提取器。
[0010]所述逆變器采用由IGBT構(gòu)成的三相全橋逆變電路。
[0011]還包括連接中央處理器的液晶顯示屏和控制按鈕。
[0012]還包括殼體，該電力有源濾波裝置通過(guò)螺釘安裝于殼體內(nèi)，所述殼體內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷機(jī)和散熱孔。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)在消除系統(tǒng)中諧波的同時(shí)還可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償調(diào)度，從根本上提高了線路的電能質(zhì)量，降低線損，提高電網(wǎng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。
[0015]2)增加諧波比較器，當(dāng)負(fù)載諧波不很?chē)?yán)重，則可以只需補(bǔ)償基波無(wú)功功率，保證濾波效果的同時(shí)降低功耗，配置靈活多變，且ARM+DSP雙核處理器保證數(shù)據(jù)處理精準(zhǔn)快速。
[0016]3)采用殼體落地式一體式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于戶外，為戶外型設(shè)備，通過(guò)無(wú)線發(fā)射器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有安裝方便、造價(jià)很低、檢修維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)配置液晶顯示屏和控制按鈕，操作直觀。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、電流互感器，2、諧波提取器，3、基波無(wú)功分量提取器，4、諧波比較器，5、中央處理器，6、PffM波發(fā)生器，7、逆變器，8、電網(wǎng)，9、負(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0020]如圖1所示，一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，連接在電網(wǎng)8與負(fù)載9之間，該負(fù)載9為非線性負(fù)載，包括電流互感器1、諧波提取器2、基波無(wú)功分量提取器3、諧波比較器4、中央處理器5、PWM波發(fā)生器5和逆變器7，電流互感器I分別連接負(fù)載9、諧波提取器2和基波無(wú)功分量提取器3，基波無(wú)功分量提取器3連接諧波比較器4，諧波提取器2和諧波比較器4均連接中央處理器5，中央處理器5連接PffM波發(fā)生器5，PffM波發(fā)生器5連接逆變器7，逆變器7連接電網(wǎng)8。
[0021]其中，中央處理器5連接有與上位機(jī)無(wú)線連接的無(wú)線發(fā)射器，減少布線且實(shí)時(shí)性好。
[0022]中央處理器5為ARM+DSP雙核處理器，該ARM+DSP雙核處理器處理效率高、可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。諧波提取器2、基波無(wú)功分量提取器3、諧波比較器4均采用單片機(jī)。逆變器7采用由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)構(gòu)成的三相全橋逆變電路。電流互感器I通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接諧波提取器2，電流互感器I通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接基波無(wú)功分量提取器3，數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)化功能。
[0023]中央處理器5連接有液晶顯示屏和控制按鈕，液晶顯示屏便于直觀地顯示工作狀態(tài)，控制按鈕包括開(kāi)啟、關(guān)閉以及設(shè)定值的輸入等。
[0024]該電力有源濾波裝置通過(guò)螺釘安裝于殼體內(nèi)，殼體內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷機(jī)和散熱孔，散熱性好。
[0025]圖中，L為瞬時(shí)負(fù)載電流，i s為瞬時(shí)電源電流，i。為有源電力濾波器注入電網(wǎng)8的補(bǔ)償電流。根據(jù)基爾霍夫電流定律，有:is= U+i。。由于瞬時(shí)負(fù)載電流中含有基波分量和諧波分量，瞬時(shí)負(fù)載電流幾可表示為4= i 其中為瞬時(shí)負(fù)載電流的基波分量i u為瞬時(shí)負(fù)載電流諧波分量。如果再將瞬時(shí)負(fù)載電流k的基波分量分解成瞬時(shí)有功分量i ￥和瞬時(shí)無(wú)功分量iUf，則瞬時(shí)負(fù)載電流可表示為4= ? Lpf+ILqf+ILhO
[0026]如果需要補(bǔ)償負(fù)載9所產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，有源電力濾波器的指令電流運(yùn)算電路檢測(cè)并計(jì)算出瞬時(shí)負(fù)載電流的諧波分量，將其反極性后作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流，該補(bǔ)償電流與瞬時(shí)負(fù)載電流中的諧波分量大小相等、方向相反，與瞬時(shí)負(fù)載電流中的諧波分量?jī)烧呋ハ嗟窒?，使電源電流中只含?fù)載電流的基波分量而不含諧波。這樣就達(dá)到了消除電源電流中諧波的目的。
[0027]如果要求有源電力濾波器在補(bǔ)償諧波電流的同時(shí)，還補(bǔ)償負(fù)載9的無(wú)功功率，則只要在補(bǔ)償電流的指令信號(hào)中增加與瞬時(shí)負(fù)載電流的基波無(wú)功分量反極性的成分即可。這樣，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波及無(wú)功分量相抵消，電源電流等于負(fù)載電流的基波有功分量。
[0028]如果負(fù)載諧波不很?chē)?yán)重，則可以只需補(bǔ)償基波無(wú)功功率。
[0029]工作原理:
[0030]I)該裝置可以對(duì)負(fù)載側(cè)非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，改善系統(tǒng)側(cè)電能質(zhì)量，為業(yè)主避免電力罰款的產(chǎn)生。通過(guò)電流互感器I檢測(cè)負(fù)載電流，并通過(guò)諧波提取器2提取出負(fù)載電流中的諧波分量，諧波分量的次數(shù)為2?50次，當(dāng)諧波比較器4判斷諧波分量高于或低于設(shè)定值，則中央控制器發(fā)送諧波補(bǔ)償指令，通過(guò)PWM波發(fā)生器5產(chǎn)生PffM信號(hào)并發(fā)送給逆變器7內(nèi)部IGBT，控制逆變器7產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的電流注入到電網(wǎng)8中，達(dá)到濾波的目的。
[0031]2)負(fù)載電流通過(guò)提取諧波分量，則向中央處理器5同時(shí)通過(guò)基波無(wú)功分量提取器3提取基波無(wú)功分量，向中央處理器5發(fā)送基波無(wú)功分量補(bǔ)償指令，中央處理器5控制逆變器7輸出補(bǔ)償電流，該補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中需補(bǔ)償?shù)闹C波與基波無(wú)功分量等電流抵消
[0032]因此，該補(bǔ)償裝置的基本工作原理可簡(jiǎn)述為:檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電流，計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無(wú)功等電流抵消，最終使電源電流成為期望的正弦波。并且可根據(jù)不同的需要，實(shí)現(xiàn)不同的功會(huì)K。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，連接在電網(wǎng)(8)與負(fù)載(9)之間，其特征在于，包括電流互感器(I)、諧波提取器(2)、基波無(wú)功分量提取器(3)、諧波比較器(4)、中央處理器(5)、PffM波發(fā)生器(6)和逆變器(7)，所述電流互感器(I)分別連接負(fù)載(9)、諧波提取器(2)和基波無(wú)功分量提取器(3)，所述基波無(wú)功分量提取器(3)連接諧波比較器(4)，所述諧波提取器(2)和諧波比較器(4)均連接中央處理器(5)，所述中央處理器(5)連接PffM波發(fā)生器￠)，所述PffM波發(fā)生器(6)連接逆變器(7)，所述逆變器(7)連接電網(wǎng)⑶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，所述中央處理器(5)連接有與上位機(jī)無(wú)線連接的無(wú)線發(fā)射器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，所述中央處理器(5)為ARM+DSP雙核處理器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，所述諧波提取器(2)、基波無(wú)功分量提取器(3)、諧波比較器(4)均為單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，所述電流互感器(I)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接諧波提取器(2)，所述電流互感器(I)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡連接基波無(wú)功分量提取器(3)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，所述逆變器(7)采用由IGBT構(gòu)成的三相全橋逆變電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，還包括連接中央處理器(5)的液晶顯示屏和控制按鈕。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，其特征在于，還包括殼體，該電力有源濾波裝置通過(guò)螺釘安裝于殼體內(nèi)，所述殼體內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷機(jī)和散熱孔。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種戶外型帶無(wú)功調(diào)度功能的電力有源濾波裝置，連接在電網(wǎng)與負(fù)載之間，包括電流互感器、諧波提取器、基波無(wú)功分量提取器、諧波比較器、中央處理器、PWM波發(fā)生器和逆變器，所述電流互感器分別連接負(fù)載、諧波提取器和基波無(wú)功分量提取器，所述基波無(wú)功分量提取器連接諧波比較器，所述諧波提取器和諧波比較器均連接中央處理器，所述中央處理器連接PWM波發(fā)生器，所述PWM波發(fā)生器連接逆變器，所述逆變器連接電網(wǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有安裝方便、造價(jià)很低、配置靈活多變、檢修維護(hù)方便、操作直觀等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】H02J3/01, H02J3/18
【公開(kāi)號(hào)】CN204947596
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520544329
【發(fā)明人】舒觀瀾
【申請(qǐng)人】利思電氣（上海）有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日