新型有源電力濾波器的製作方法
2024-02-04 17:53:15 1
專利名稱：新型有源電力濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種濾波器，尤其涉及一種能夠對大小和頻率都變化的諧波進行抑制及變化的無功進行補償的有源電力濾波器。
背景技術：
隨著電力電子裝置的廣泛應用，大量的諧波被注入電網，致使整個電網的電能質量日益惡化。電網中諧波電流的危害主要體現在以下幾個方面1、諧波使電網中得設備產生附加諧波損耗，降低電網、輸電及用電設備的使用效率，增加電網線損。2、諧波會產生額外的熱效應，從而引起用電設備發熱，使其絕緣老化，降低設備的使用壽命。在獨立小電網中，諧波電流還會使變壓器、發電機等產生附加損耗及發熱，引起機械振動及噪音，大大加大電氣設備發熱損耗，加速絕緣老化，影響設備壽命；嚴重時還會因為集膚效應導致定轉子表層過熱而損壞。3、諧波容易使電網與補償電容器之間發生諧振，使諧波電流放大幾倍甚至數十倍，不僅使電容器直接受損，而且加重對其它電氣設備的威脅。這在獨立小電網中表現得尤為明顯，因為其電網電壓頻率波動範圍比較大，這樣就更容易造成諧振。4、諧波會引起一些保護設備誤動作，如繼電器、熔斷器等，同時也會導致電氣測量儀表計量不準確。在油田類獨立電網中，諧波給錄井儀造成的計量誤差有可能影響整個油田的正常工作。5、諧波會對附近的通信系統產生幹擾，輕者引入噪聲，降低通話質量，重者導致信號丟失，使通信系統無法正常工作。
發明內容本實用新型的目的就在於為了解決上述問題而提供一種能夠對大小和頻率都變化的諧波及變化的無功進行補償的有源電力濾波器。本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的本實用新型連接於交流電源與負載之間，包括指令電流運算電路和補償電流發生電路，所述補償電流發生電路包括主電路、驅動電路和電流跟蹤控制電路，所述指令電流運算電路的輸入端與負載的電源輸入端連接，所述指令電流運算電路的輸出端與所述電流跟蹤控制電路的輸入端連接，所述電流跟蹤控制電路的輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端與所述主電路串聯連接後與交流電源輸出端連接。指令電流運算電路的核心是檢測出補償對象電流中的諧波和無功等電流分量。補償電流發生電路則根據指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產生實際的補償電流。具體地，所述主電路包括斷路器、交流接觸器、進線電感、PWM變流器、電解電容和濾波電容。PWM變流器是脈衝寬度調製變流器的簡稱，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。進一步，所述指令電流運算電路包括CPLD、DSP單片機和D/A轉換電路，所述CPLD 的數據埠與所述DSP單片機的數據埠連接，所述CPLD和所述DSP單片機的信號埠與所述D/A轉換電路連接，所述D/A轉換電路與所述電流跟蹤控制電路連接。CPLD(CompleX Programmable Logic Device)，複雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發展出來的器件，相對而言規模大，結構複雜，屬於大規模集成電路範圍。是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。進一步，所述CPLD還連接有保護及I/O電路。本實用新型的有益效果在於通過本實用新型可對交流電源進行動態抑制諧波，並能對大小和頻率都變化的諧波及變化的無功進行補償，最終的到理想的交流電源，避免或減少電網諧波的危害。
圖1是本實用新型的整體電路框圖；圖2是本實用新型中指令電流運算電路的電路框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，本實用新型連接於交流電源與負載之間，包括指令電流運算電路和補償電流發生電路，補償電流發生電路包括主電路、驅動電路和電流跟蹤控制電路，指令電流運算電路的輸入端與負載的電源輸入端連接，指令電流運算電路的輸出端與電流跟蹤控制電路的輸入端連接，電流跟蹤控制電路的輸出端與驅動電路的輸入端連接，驅動電路的輸出端與主電路串聯連接後與交流電源輸出端連接。結合圖1，主電路包括斷路器、交流接觸器、進線電感、PWM變流器、電解電容和濾波電容(主電路的具體電路圖中未示出，為常規變流裝置，在此不再贅述)。如圖2所示，指令電流運算電路包括CPLD、DSP單片機和D/A轉換電路，所述CPLD 的數據埠與所述DSP單片機的數據埠連接，CPLD和DSP單片機的信號埠與D/A轉換電路連接，D/A轉換電路與所述電流跟蹤控制電路連接；CPLD還連接有保護及I/O電路。DSP 單片機採用TMS320F2812。圖2中，指令電流運算電路為數字電路部分，電流跟蹤控制電路與保護及I/O電路為模擬電路部分，電流跟蹤控制電路與CPLD之間、電流跟蹤控制電路與 DSP單片機之間均通過D/A轉換電路進行數位訊號與模擬信號的轉化。結合圖1，指令電流運算電路首先檢測出負載輸入電流iL (即補償對象電流)中的諧波和無功等電流分量，得到具體的補償電流分量ic』，並將此信號傳輸給電流跟蹤控制電路，電流跟蹤控制電路經過計算及轉換後向驅動電路發出控制信號，驅動電路驅動主電路中PWM變流器動作，產生實際的補償電流ic，對交流電源輸出的電流is進行補償疊加，最後得到理想的負載輸入電流iL。因為指令電流運算電路始終不間斷地對負載輸入電流iL進行監控、檢測，所以在任何時候只要出現負載輸入電流iL諧波超標，就會馬上被補償更正， 達到始終保持負載輸入電流iL是理想的電流的目的。
權利要求1.一種有源電力濾波器，連接於交流電源與負載之間，其特徵在於包括指令電流運算電路和補償電流發生電路，所述補償電流發生電路包括主電路、驅動電路和電流跟蹤控制電路，所述指令電流運算電路的輸入端與負載的電源輸入端連接，所述指令電流運算電路的輸出端與所述電流跟蹤控制電路的輸入端連接，所述電流跟蹤控制電路的輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端與所述主電路串聯連接後與交流電源輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的有源電力濾波器，其特徵在於所述主電路包括斷路器、交流接觸器、進線電感、PWM變流器、電解電容和濾波電容。
3.根據權利要求1所述的有源電力濾波器，其特徵在於所述指令電流運算電路包括 CPLD、DSP單片機和D/A轉換電路，所述CPLD的數據埠與所述DSP單片機的數據埠連接，所述CPLD和所述DSP單片機的信號埠與所述D/A轉換電路連接，所述D/A轉換電路與所述電流跟蹤控制電路連接。
4.根據權利要求3所述的有源電力濾波器，其特徵在於所述CPLD還連接有保護及I/ 0電路。
專利摘要本實用新型公開了一種新型有源電力濾波器，連接於交流電源與負載之間，包括指令電流運算電路和補償電流發生電路，所述補償電流發生電路包括主電路、驅動電路和電流跟蹤控制電路，所述指令電流運算電路的輸入端與負載的電源輸入端連接，所述指令電流運算電路的輸出端與所述電流跟蹤控制電路的輸入端連接，所述電流跟蹤控制電路的輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端與所述主電路串聯連接後與交流電源輸出端連接。通過本實用新型可對交流電源進行動態抑制諧波，並能對大小和頻率都變化的諧波及變化的無功進行補償，最終的到理想的交流電源。
文檔編號H02J3/01GK202309075SQ201120422788
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者梁源 申請人:成都市安迪工程技術有限公司