矿用隔爆型动态有源滤波器的制作方法

文档序号:7286595阅读:253来源:国知局
专利名称:矿用隔爆型动态有源滤波器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种滤波器,尤其是一种矿用隔爆型动态有源滤波 器,属于滤波技术和滤波装置类。
背景技术
随着计算机和微电子技术的不断发展,煤炭生产装备的自动化和 信息化程度也不断提高,其产品在煤矿井下得到了广泛的应用。而这 些先进的电力电子设备在煤矿井下大量使用的负载绝大部分是非线 性的,非线性负载会产生很大的谐波电流并注入电网,导致电网电压 产生畸变。当正弦波施加在非线性负载上时,电流就会变成非正弦波, 非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电网电压也变成非正弦 波。对非正弦波做傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量称为
基波(通常为50HZ),频率大于基波的分量为谐波。
日常用电环境中的电解、电镀整流装置,变频器、直流调速器; 直流电源、充电器;电弧炉、感应加热设备;焊接设备;电气化铁路、 船舶电驱动;空调;节能荧光灯;不间断的UPS电源(UPS)以及 计算机和外围设备等;都是典型的谐波电源。
上述种种用电器在电网中产生的电网波谐波污染会严重干扰用电设备和系统的正常运行,并进一步造成下列不良影响
加大线路损耗,使电缆过热,绝缘老化,变压器额定容量降低; 诱发电网谐振,导致过电压和过电流,引起严重事故;电动机、发电 机、变压器产生振动和噪音,呆滞,损耗加大,绝缘老化。对于安全 生产尤为重要的煤矿井下生产来说,由于电网谐波污染的产生源的普 遍性,所以任何煤矿井下安全生产监测监控及各种保护装置的误动或 拒动,就会导致区域性停电事故,严重影响矿井的安全生产。这类井 下事故的主要表现为
影响井下通风正常,电话打不通;
中性线电流过大,造成发热甚至火灾;
损坏电网中的敏感设备;
使电力系统中各种测量仪表误差增加,甚至无法工作;
对通讯、电子类、自动控制设备生产严重干扰。
目前,为了解决煤矿井上、井下的谐波电网污染,普遍采取的治
理方案是加电力滤波装置,这些滤波装置大多是用电容和电感组成各
种低通和高通滤波装置,这些滤波装置的缺点是
(1) 被动型,没有预检测功能,故达不到完整的治理功能;
(2) 静态型,只对系统静止的谐波进行治理,不能实现实时动 态跟踪治理;
(3) 效果差,主要是因为没有对症下药,故一般为虚设。 目前市场上还有一种叫电源波形矫正滤波器,实际上工作原理与
上述差不多,它是将低通与高通滤波结合在一起的滤波器,在吸收谐波的效果上要比单一低通滤波器或单一高通滤波器有明显的改善,但
是治理效果还是达不到<5%以下的国家标准。同时,电源波形矫正滤 波器虽然在材料上采用了纳米晶合金材料,这仅解决了元器件的质量 和寿命问题,没从根本上解决治理问题。经本发明人在暗斜井绞车变 频调速电控系统中应用,效果不明显。
随着国内外新技术的发展,动态有源滤波器也已问世,西门子、 ABB、施耐德、曼斯塔等公司均有产品,其工作原理是用新型的IGBT 模块与微机集成电源逆变装置,产生与谐波同电位,同电流大小,但 相位相反的电流,以抵抗谐波电流,这类有源动态滤波装置效果要比 前者大大明显。
但此类产品目前一般是在地面使用,而谐波产生最严重、最大量 的煤矿井下没有得到应用,究其原因有四个
1、 井下环境恶劣,要求安全防爆,而目前的动态有源滤波装置 都不防爆,不能在井下应用;
2、 滤波器所用大功率IGBT的散热问题解决不了;
3、 抗干扰能力差。此类滤波器的工作频率多在6-9KHZ,用在 地面可以,用在井下不行,井下的高频干扰高于这个频段;
4、 工作电压低,只有380V,而煤矿井下的电压为660V以上。 这些不足之处直接影响了有源动态滤波器在煤矿井下的使用。

实用新型内容
本实用新型发明的目的旨在提出一种能在井下安全使用的有源 动态滤波装置,既达到井下机电设备的防爆要求,也使电网谐波污染直接在用电设备的区域源头上解决,使其解决的效果达到5%以下的 国家标准。
这种矿用隔爆型动态有源滤波器,包括组成有源滤波器的预充电 限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器,纹 波电流滤除模块以及检测和控制电路,以及保护逆变桥的散热机构, 其特征在于
A、 所述的滤波器设于一钢板焊成的隔爆箱体内;
B、 所述逆变桥配置着一个由热管和散热片以及散热风机构成的 散热装置,其中的热管为一内腔壁横截面呈梯形毛细管状的紫铜管, 并且该热管与地面的夹角成近90。设置;
C、 在由预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBTPWM逆变桥、 直流电容器,纹波电流滤除模块构成的滤波器的输出端设有一自偶变 压器。
根据以上技术方案提出的这种矿用隔爆型动态有源滤波器,由 于通过将滤波器的主体设于钢制的箱体内解决防爆问题,同时又通过 散热机构的改进,使散热的效果提高三倍以上,既解决了大功率逆变
器的散热问题,实际上也从另 一侧面提高了整个滤波器的防暴性能;
另外,由于在整个滤波电路的输出端增设一个自偶变压器以达到设用
于井下660V 1140V电压配套问题。

图1为本实用新型的主体结构示意图; 图2为图1的侧面图;图3为散热机构整体结构示意图4为图3的侧示图5为热管散热结构;
图6为热管横截面示意图7为滤波器的电路原理框图8为滤波电路图。 图中l-隔爆箱体 2-散热装置2-l散热风机2-2热管散热机构 2-21散热片2-22热管2-23基板3-滤波器4-预充电限流电路 5-接触器 6-高频电感 7-IGBT P丽逆变桥 8-直流电容器 9-电力断路开关10-自偶变压器 11-快速熔丝12-电磁接触器 13-直流电容器14-逆变器组15-高频电感器16-滤波器
具体实施方式
如图所示的这种矿用隔爆型动态有源滤波器,它是对现有公知的 仅仅只能用于地面实用的动态有源滤波器的一种创造性改进。这种改 进主要体现在以下三方面
其一是,将滤波器主体设于一 12 16mm厚的钢板焊成的隔爆箱体
内;
其二是,给逆变桥配置着一个由热管和散热片以及散热风机构成 的散热装置,其中的热管为一内腔壁横截面呈梯形毛细管状的紫铜 管,并且该热管与地面的夹角成近90。设置;
其三是,在由预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT P簡逆变桥、直流电容器,纹波电流滤除模块构成的滤波器的输出端设有 一自偶变压器。
以下结合附图进一步描述本实用新型
图l、图2给出的这种矿用隔爆型动态有源滤波器,它设有一个
由12 16mm钢板构成的壳体内,在主体的上部及背侧设置由散热风 机和热管散热机构共同组成的散热装置,这种牢固的钢体结构才能理 想地实现该滤波器的防暴性能。
图3 6给出的是应用于本实用新型的一种热管散热机构,该热管 散热机构,虽然依然采用传统的紫铜空心管作为热管的散热载体,但 是该紫铜热管的横截面呈梯形毛细管状的管芯,并且该热管与地面的 夹角成近90。。
根据以上技术方案提出的这种矿用变频器的散热结构,虽然依然 采用传统的紫铜制作的管材作为热管,但由于将其内腔的管壁结构形 态进行改造成毛细管芯以后,不仅继续维持了热管体的散热功能,而 且,由于增大了热管的散热面积使热交换的效率得以提高;同时散热 机构热管的安装中又将管体垂直于地面安装,使处于热管内的流体能 获得比传统结构和安装方式的管体中的流体大3倍的毛细泵力,因此 为最终加快散热机构的散热效果提供技术支持。经试验表明用同样 直径和长短的两种内芯结构不一样的管子(一种为传统紫铜管、另一 种是内壁为梯形芯管),同时伸进8(TC的水中,达到规定温升速度的 时间明显不同,带毛细状的热管导热速度比内壁光滑的热管快0.91s。
正是由于采用上述散热机构,并配备能进一步帮助散热片散热的说明书第7/7页 散热风机,因此对于保持大功率逆变器的正常工作提供了有力保障。 为了适应矿山地面电压和井下电压的不同,在本实用新型的滤波器的
输出端设有一 自偶变压器。使其在井下能适应660V生产用电的环境。 图7 8是本实用新型的电路原理框图和有源滤波器的工作电路 图。该电路图的设计沿用目前已公知的有源滤波电路。其设计的原理 是采用有源滤波补偿技术来消除电网谐波,通过实时检测非线性负 载产生的电流波形,分离出谐波部分,再通过IGBT逆变电路输出等 同的谐波电流,以抵消负载谐波,确保从电网吸取的电流为正弦波, 实现谐波滤除功能。
断路器合闸后,滤波器首先通过预充电电阻对直流母线的电容器 进行限流充电,当母线电压达到设定值时,预充电接触器闭合。三相 IGBT PWM逆变桥输出电压经高频电感模块作用后输出补偿电流。 纹波电流滤除模块主要用于滤除PWM开关过程产生的高频纹波电 流,防止其进入电网。
滤波器通过外部CT检测负载电流送至控制电路的谐波分离模 块,分离出负载电流中的各次谐波分量,作为给定值送到调节模块, 滤波器实际输出电流作为反馈值同时送到调节模块,调节模块的输出 经过PWM控制后产生IGBT的触发脉冲。逆变器最终输出对应的补 偿电流,实现谐波滤除功能。
权利要求1、一种矿用隔爆型动态有源滤波器,包括组成有源滤波器的预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器,纹波电流滤除模块以及检测和控制电路,以及保护逆变桥的散热机构,其特征在于A、所述的滤波器设于一钢板焊成的隔爆箱体内;B、所述逆变桥配置着一个由热管和散热片以及散热风机构成的散热装置,其中的热管为一内腔壁横截面呈梯形毛细管状的紫铜管,并且该热管与地面的夹角成近90°设置;C、在由预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器,纹波电流滤除模块构成的滤波器的输出端设有一自偶变压器。
专利摘要本实用新型介绍的一种矿用隔爆型动态有源滤波器,包括组成有源滤波器的预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器,纹波电流滤除模块以及检测和控制电路,以及保护逆变桥的散热机构,其特征在于A、所述的滤波器设于一钢板焊成的隔爆箱体内;B、所述逆变桥配置着一个由热管和散热片以及散热风机构成的散热装置,其中的热管为一内腔壁横截面呈梯形毛细管状的紫铜管,并且该热管与地面的夹角成近90°设置;C、在由预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器,纹波电流滤除模块构成的滤波器的输出端设有一自偶变压器。
文档编号H02J3/01GK201142575SQ200720144378
公开日2008年10月29日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者焦维军, 韩菊娣 申请人:上海地澳自动化科技有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1