帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公布了一種帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置，包括橋式變流器、電解電容器、電抗器、控制和運算電路、數據采集電路、電流互感器和電壓霍爾傳感器，其中電流互感器和電壓霍爾傳感器的一次線分別連接在電網母線上，電流互感器和電壓霍爾傳感器的二次線分別通過數據采集電路連接到控制和運算電路的輸入端，電抗器的一端接在電網母線上，電抗器的另一端分別接數據采集電路和橋式變流器的輸入端，橋式變流器的控制端接控制和運算電路的控制端，電解電容器并聯于變流器的正負極母線間，電解電容器的正極接數據采集電路的輸入端。本實用新型專利技術補償諧波和無功功率，改善電能質量，同時降低自身損耗。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置，屬于改善電能質量的電 力濾波領域。
技術介紹
隨著電力電子技術的廣泛應用和發展，電力系統中的非線性負載日益增多，如整 流器、變頻器、UPS、家用電器及計算機等。這些非線性負載會產生諧波電流并注入到電網 中，使電網中的電壓波形產生畸變，從而造成電網的諧波污染。另外，沖擊性、波動性負載， 如電弧爐、焊接設備等在運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且使得電壓波動、閃變、三 相不平衡日益嚴重，危害電網的安全運行。針對諧波污染傳統方法是采用LC濾波裝置。但這種方法的主要缺陷是補償特性 受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒 毀。此外，它只能補償固定次諧波，補償效果不理想。在電力系統網絡中不僅大多數負荷要消耗無功功率，而且大多數各級變壓器、線 路電抗等網絡組件也要消耗無功功率。電力系統中網絡組件和負荷需要的無功功率必須從 網絡中某個地方獲得。如果這些所需要的無功功率由發電機提供并經過長距離輸送，顯然 是不合理的，通常也是不可能的；如果這些所需要的無功功率不能及時得到補償，電力系統 的安全運行以及用電設備的安全就會受到影響。因此，無功功率補償對電力系統有著重要眉、ο目前普遍的無功補償裝置是并聯電容器。但是并聯電容器組是離散量，無法做無 功功率的連續補償，而且在系統中存在諧波時，還有可能發生并聯諧振，使諧波放大，電容 器因此燒毀的事故也時有發生。諧波問題和無功功率問題時電力系統和電力用戶的兩個重要問題。另外，電壓波 動、閃變、三相不平衡等電力系統常見問題危害電網的安全運行，給電力用戶造成直接的經 濟損失。有源濾波器既可以動態抑制諧波，又能夠實現動態無功補償，還可以抑制電壓波 動、電壓閃變和三相不平衡，并且可以有效實時的抑制電網各次諧波電流，不受系統運行方 式和諧波電流變化的影響，不會與電網發生串并聯諧振，因此成為電能質量發展的新方向。但有源濾波器也存在功率模塊在高速開關時自身損耗較大，發熱嚴重等問題。
技術實現思路
本技術目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種帶有睡眠功能的有源濾波 及無功補償裝置，可以補償諧波和無功功率，改善電能質量，同時降低自身損耗。本技術為實現上述目的，采用如下技術方案本技術帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置，其特征在于包括橋式變流器、電 解電容器、電抗器、控制和運算電路、數據采集電路、電流互感器和電壓霍爾傳感器，其中電 流互感器和電壓霍爾傳感器的一次線分別連接在電網母線上，電流互感器和電壓霍爾傳感器的二次線分別通過數據采集電路連接到控制和運算電路的輸入端，電抗器的一端接在電 網母線上，電抗器的另一端分別接數據采集電路和橋式變流器的輸入端，橋式變流器的控 制端接控制和運算電路的控制端，電解電容器并聯于變流器的正負極母線間，電解電容器 的正極接數據采集電路的輸入端。本技術的有益效果是1、加入sle印功能，能在不影響補償效果的情況下有效的降低自身損耗，減少發 熱。2、可檢測系統電流，分離出其基波和無功成分，輸出與系統諧波和無功成分反相 的電流，從而達到濾除諧波補償無功的目的。3、有源濾波器補償后系統電流的THD(電流諧波總畸變率)小于5%，補償后系統 功率因數大于0. 99，顯示本裝置投入電網時三相電網電流變化的動態過程，其響應時間小 于125us，并且過渡過程平穩可靠，優于傳統的控制方法。4、可以動態實時的濾除配電網中2到60次諧波，可瞬時連續吞吐系統無功功率， 提高電能質量，保證電力用戶用電安全，節約能源，帶來直接的經濟社會效益。附圖說明圖1是本技術的結構連接示意圖。具體實施方式以下結合附圖對技術的技術方案進行詳細說明如圖1，本技術由電流互感器6、電壓霍爾傳感器7、電解電容器2、8只絕緣柵 雙極型功率管和續流二極管構成的四橋臂H結構組成橋式變流器1、電抗器3、數據采集5 及控制和運算電路4構成。由電解電容器2組成變流器1的直流側，變流器1由直流電容 器2組供電，變流器1通過PI控制方法調節直流電容兩端2電壓。一般來說直流電壓越高， 可補償的諧波次數越高，本裝置選取850V作為直流側電壓。電解電容器2與變流器1的正 負母線并聯；再與電抗器3串連，構成裝置主電路并聯在電網母線上。電流互感器6和電壓 霍爾傳感器7的二次線連接在數據采集5和控制電路4上，一次側連接在電網母線上。變 流器1作為主要執行部件，各橋臂通過PWM控制策略將直流電壓脈沖加在電抗器3上，從而 得到補償電流。所述的帶有sleep功能的有源濾波裝置，其特征在于所述橋式變流器1由四個結 構相同的橋式電路和正負極母線構成，每個橋式電路都包括二個絕緣柵雙極型功率管和二 個續流二極管，其中第一絕緣柵雙極型功率管的漏極分別接第一續流二極管的陰極和正極 母線，第一絕緣柵雙極型功率管的源極分別接第一續流二極管的陽極、第二絕緣柵雙極型 功率管的漏極、第二續流二極管的陰極和電抗器3的另一端，第二絕緣柵雙極型功率管的 源極分別接第二續流二極管的陽極和負極母線，第一、第二絕緣柵雙極型功率管的柵極分 別接控制和運算電路4的控制端，正極母線串接電感后接電解電容器2的正極，電感兩端并 聯開關。本裝置的PWM控制策略采用Deadbeat (無差拍)控制算法，這種方法計算量較大， 但其開關頻率固定、動態響應快的特點十分適用于并網逆變器的數字控制。其硬件基礎是高性能的雙DSP(數字信號處理器)。與模擬控制相比，數字化控制具有控制靈活、易改變控 制算法和硬件調試方便等優點。這種方法的原理是在每一個開關周期的開始時刻，采樣逆 變器并網側產生的電流i，并且預測出下一周期開始時刻逆變器并網側的電流參考值j，由 差值j_i計算出開關器件的開關時間，使i在下一周期開始時刻等于j，根據該值得出需要 的占空比，進而計算出脈沖寬度。并且在程序中加入sleep功能，在需補償電流較小的情況 能自動判斷，停止補償，降低了損耗，減少了發熱，延長裝置壽命，提高經濟效益。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置，其特征在于：包括橋式變流器（１）、電解電容器（２）、電抗器（３）、控制和運算電路（４）、數據采集電路（５）、電流互感器（６）和電壓霍爾傳感器（７），其中電流互感器（６）和電壓霍爾傳感器（７）的一次線分別連接在電網母線上，電流互感器（６）和電壓霍爾傳感器（７）的二次線分別通過數據采集電路（５）連接到控制和運算電路（４）的輸入端，電抗器（３）的一端接在電網母線上，電抗器（３）的另一端分別接數據采集電路（５）和橋式變流器（１）的輸入端，橋式變流器（１）的控制端接控制和運算電路（４）的控制端，電解電容器（２）并聯于變流器（１）的正負極母線間，電解電容器（２）的正極接數據采集電路（５）的輸入端。

【技術特征摘要】
一種帶有睡眠功能的有源電力濾波裝置，其特征在于包括橋式變流器(1)、電解電容器(2)、電抗器(3)、控制和運算電路(4)、數據采集電路(5)、電流互感器(6)和電壓霍爾傳感器(7)，其中電流互感器(6)和電壓霍爾傳感器(7)的一次線分別連接在電網母線上，電流互感器(6)和電壓霍爾傳感器(7)的二次線分別通過數據采集電路(5)連接到控制和運算電路(4)的輸入端，電抗器(3)的一端接在電網母線上，電抗器(3)的另一端分別接數據采集電路(5)和橋式變流器(1)的輸入端，橋式變流器(1)的控制端接控制和運算電路(4)的控制端，電解電容器(2)并聯于變流器(1)的正負極母線間，電解電容器(2)的正極接數據采集電路...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳國偉，姜筱鋒，陳郁，
申請(專利權)人：鎮江中茂電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：32[中國|江蘇]