一种带保护的有源电力滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带保护的有源电力滤波器，包括驱动电路、控制器、电流检测电路、外部三相输入电路、滤波主电路，还包括保护电路，其接于滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的节点；保护电路包括：泄流电路，接于滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的节点，用于滤波主电路中产生尖峰电流或者浪涌电流过大时电路的泄流；报警电路，接于泄流电路，用于产生尖峰电流或者浪涌电流时电路的报警提示；延时跳断电路，包括时间继电器线圈和三个时间继电器开关，所述时间继电器线圈一端接于报警电路，另一端接地。采取加设这样一个保护电路，结构简单且可以有效的保护有源电力滤波器中IGBT开关的不会失效损坏。
【专利说明】—种带保护的有源电力滤波器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种有源电力滤波器，更具体地说，它涉及一种带保护的有源电力滤波器。
【背景技术】
[0002]有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
[0003]现在市场上最常见的是:并联型有源滤波电器，其电路包括驱动电路、控制器、电流检测电路、外部三相输入电路、滤波主电路和保护电路。保护电路检测电路中过流过压的情况，并通过快速关断装置对整个滤波器电源进行关断，其中外部三相输入电路有三个互感器组成，分别原边绕组同名端接于外部三相电路，其命名分别为X相外部三相输入电路、Y相外部三相输入电路、Z相外部三相输入电路，异名端接外部负载，三个互感器的副边绕组与滤波主电路连接。滤波主电路由防止电压跳变的滤波阻抗、由六个IGBT开关组成的三相桥式整流电路，而且在六个IGBT开关上分别设置有六个快速二极管，分为三个滤波电路，X相滤波电路、Y相滤波电路、Z相滤波电路。用于IGBT开关的死区保护。滤波主电路的IGBT开关组的导通和关断由控制器控制，控制器通过电流检测电路(高通滤波电路)检测到谐波，通过其运算转化为数字信号，再由驱动电路控制滤波主电路IGBT开关的通断。
[0004]但是这种有源滤波器相对自我保护能力较差，IGBT会因为较大的电流跳变发生短路，产生很大的瞬态电流一一在关断时电流变化率di/dt过大。漏感及引线电感的存在，将导致IGBT集电极过电压，而在器件内部产生擎住效应，使IGBT锁定失效。同时，较高的过电压会使IGBT击穿。IGBT由于上述原因进入放大区，使管子开关损耗增大，虽然接有防止电流跳变的滤波装置和保护电路，但是在主电路中遇到持续时间较短的浪涌电流或者尖峰电流时，这时候保护电路无需关断就可以通过泄流完成对有源电力滤波器的保护，那么在保护电路出现错误跳电的情况，会导致有源滤波器滤波工作停止，造成不必要的损失，而且传统保护电路结构复杂，成本也相对较高，所以对滤波主电路的保护是目前市场上的有源电流滤波器仍有欠缺之处。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种带保护的有源电力滤波器。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种带保护的有源电力滤波器，包括驱动电路、控制器、电流检测电路、外部三相输入电路、滤波主电路和保护电路，耦接于滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的结点；所述保护电路包括:泄流电路，耦接于所述滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的结点，用于滤波主电路中产生尖峰电流或者浪涌电流过大时电路的泄流；报警电路，耦接于泄流电路，用于产生尖峰电流或者浪涌电流时电路的报警提示；延时跳断电路，包括控制组，一端耦接于报警电路，另一端耦接地；用于对过压过流情况持续时间的监测，被控开关组，响应于控制组，同时耦接于外部三相输入电路和滤波主电路之间，用于断开滤波主电路和外部电路之间的连接。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:一旦外部三相输入电路中有过电压、浪涌、尖峰电流等情况，就可以通过接在外部三相输入电路中的泄流电路泄流，使电压趋于正常，在泄流的同时，接于泄流电路中的报警电路报警提示，便于使用人员及时检查维修，提高了滤波器的安全性。如果泄流电路在一定时间内无法完成泄流，而且又无人员维修，延时跳断电路将会跳断，从电网中屏蔽有源电力滤波器，起到一个较好的保护效果。
[0008]本实用新型可以进一步设置为:所述泄流电路包括:第一泄流组，其一端耦接于X相外部三相输入电路；用于X相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流；第二泄流组，其一端耦接于Y相外部三相输入电路；用于Y相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流；第三泄流组，其一端耦接于Z相外部三相输入电路；用于Z相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流。采用三组泄流组，X、Y、Z三相都可以分别泄流，从而大大提高了整个保护电路的安全性。
[0009]本实用新型可以进一步设置为:所述第一泄流组包括:第一双向TVS管，其一端耦接于X相外部三相输入电路，另一端耦接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。所述第二泄流组包括:第二双向TVS管，其一端耦接于Y相外部三相输入电路，另一端耦接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。所述第三泄流组包括:第三双向TVS管，其一端耦接于Z相外部三相输入电路，另一端耦接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。TVS的反应速度绝对比RC回路快的多10S-12S，可不用考虑TVS的击穿电压VBR，反向临界电压VWM，最大峰值脉冲电流IPP和最大箝位电压VC及峰值脉冲功率PP，利用TVS管的特性可以更好的提升整体电路的防护性能。
[0010]本实用新型可以进一步设置为:所述报警电路包括:第一发光二极管，其阳极耦接于泄流电路，其阴极耦接于控制组一端；第二发光二极管，其阴极耦接于泄流电路和第一发光二极管阳极，其阳极耦接控制组一端和第一发光二极管阴极。采用发光二极管这种并联反接的双向二极管，可以在泄流时起到一个较好的报警的作用，又降低了报警电路的成本。
[0011]本实用新型可以进一步设置为:所述控制组包括:延时继电器线圈，一端耦接于第一发光二极管阴极和第二发光二极管阳极，另一端耦接于地，位置设置在所述被控开关组附近。
[0012]本实用新型可以进一步设置为:所述被控开关组包括:第一延时继电器常闭开关，一端耦接于X相外部三相输入电路，另一端耦接于X相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈；第二延时继电器常闭开关，一端耦接于Y相外部三相输入电路，另一端耦接于Y相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈；第三延时继电器常闭开关，一端耦接于Z相外部三相输入电路，另一端耦接于Z相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为传统串联型有源滤波电路电路图；
[0014]图2为带保护功能的串联型有源滤波电路电路图；
[0015]图3为保护电路的放大图；
[0016]1、外部三相输入电路；2、滤波主电路；3、保护电路:3.1、泄流电路；3.2、报警电路；3.3、延时跳断电路；TVS1、第一双向TVS管；TVS2、第二双向TVS管；TVS3、第三双向TVS管；D1、第一发光二极管；D2、第二发光二极管；KT、时间继电器线圈；kt、时间继电器开关。
【具体实施方式】
[0017]参照图1至图3对本实用新型的实施例做进一步说明。
[0018]一种带保护的有源电力滤波器，包括驱动电路、控制器、电流检测电路、外部三相输入电路1、滤波主电路2，还包括保护电路3，接于滤波主电路2和外部三相输入电路I之间形成的节点；上述保护电路3包括:
[0019]泄流电路3.1，接于滤波主电路2和外部三相输入电路I之间形成的节点，由三个双向TVS管，第一双向TVS管，其一端接于X相外部三相输入电路，另一端接于报警电路3.2，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。第二双向TVS管，其一端接于Y相外部三相输入电路，另一端接于报警电路3.2，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。第三双向TVS管，其一端接于Z相外部三相输入电路，另一端接于报警电路3.2，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。上述TVS管耐压值为600V，一旦有尖峰电流或者浪涌电流时，外部三相电路接线端子上的电压就会高于600V，双向TVS管就会导通，并在两端产生一个较低的钳位电压，并对外部三相输入电路中产生的电流尖峰或者浪涌电流进行泄流，从而起到对滤波主电路中的IGBT较好的保护效果，如果电路中出现持续过压或者过流的状态，那么双向TVS管持续导通状态，泄流。一旦泄流完成，TVS管就不再工作，所接的报警电路3.2和延时跳电电路3.3不会再有电流流过。
[0020]报警电路3.2，第一发光二极管D1，其阳极接于泄流电路3.1，其阴极接于时间继电器KT开关一端；第二发光二极管D2，其阴极接于泄流电路和第一发光二极管Dl阳极，其阳极接时间继电器开关一端和第一发光二极管阴极，如果出现过压、过流、浪涌电路等情况上述任意一个双向TVS管导通，报警电路3.2中都会有电流流过，如果电压为正半周，那么第一发光二极管导通，如果电压为负半轴，那么第二发光二极管导通，这样能起到一个较好的报警效果，如果没有过压过流的情况，双向TVS管不导通，那么报警电路中没有电流流过，上述两个发光二极管就处于关断状态，工作人员能从二极管灯光上判断出外部三相输入电路工作是否正常。
[0021]延时跳断电路3.3，包括一个时间继电器KT，型号设为DH48S，其包括时间继电器线圈KT和三个时间继电器开关kt，所述时间继电器线圈一端接于报警电路3.2，另一端接地。所述三个时间继电器开关设置为常闭，接于外部三相输入电路I和滤波主电路2之间，当上述任意一个二极管导通时时间继电器线圈中有电流流过开始计数，计数时间可设置为I秒。当I秒后仍然无法完成泄流工作(也就是过压情况无法好转)，那么即判断外部三相输入电路损坏或者错接导致电压一直过大，线圈吸合时间继电器开关，控制开关关断，如果I秒内完成了泄流工作，则判断泄流完成，由于线圈中无电流通过，计数也就停止，有源电力滤波器得以正常工作。
[0022]通过上述三种电路配合工作，一旦外部三相输入电路中出现过压、或者浪涌等情况，可以使过压或者过流的情况得到一个很好的处理，而且会报警提示相关人员进行维护，当上述情况无法通过泄流电路解决时，会立即采取一个保护措施，断开外部三相输入电路与滤波主电路的连接，从而起到了对滤波主电路的保护作用。
[0023]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种带保护的有源电力滤波器，包括驱动电路、控制器、电流检测电路、外部三相输入电路、滤波主电路和保护电路，耦接于滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的结点；其特征在于:所述保护电路包括: 泄流电路，耦接于所述滤波主电路和外部三相输入电路之间形成的结点，用于滤波主电路中产生尖峰电流或者浪涌电流过大时电路的泄流； 报警电路，耦接于泄流电路，用于产生尖峰电流或者浪涌电流时电路的报警提示； 延时跳断电路，包括控制组，一端耦接于报警电路，另一端耦接地；用于对过压过流情况持续时间的监测，被控开关组，响应于控制组，同时耦接于外部三相输入电路和滤波主电路之间，用于断开滤波主电路和外部电路之间的连接。
2.根据权利要求1所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述泄流电路包括: 第一泄流组，其一端耦接于X相外部三相输入电路；用于X相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流； 第二泄流组，其一端耦接于丫相外部三相输入电路； 用于V相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流； 第三泄流组，其一端耦接于2相外部三相输入电路；用于2相外部三相输入电路出现尖峰电路或者浪涌电路时电路的泄流。
3.根据权利要求2所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述第一泄流组包括: 第一双向管，其一端I禹接于X相外部三相输入电路,另一端I禹接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。
4.根据权利要求2所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述第二泄流组包括: 第二双向管，其一端耦接于X相外部三相输入电路，另一端耦接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。
5.根据权利要求2所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述第三泄流组包括: 第三双向管，其一端耦接于2相外部三相输入电路，另一端耦接于报警电路，其耐压值高于外部三相输入电路中交流电压峰峰值。
6.根据权利要求1所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述报警电路包括: 第一发光二极管，其阳极耦接于泄流电路，其阴极耦接于控制组一端； 第二发光二极管，其阴极耦接于泄流电路和第一发光二极管阳极，其阳极耦接控制组一端和第一发光二极管阴极。
7.根据权利要求1所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述控制组包括:延时继电器线圈，一端耦接于第一发光二极管阴极和第二发光二极管阳极，另一端耦接于地，位置设置在所述被控开关组附近。
8.根据权利要求1所述的一种带保护的有源电力滤波器，其特征在于:所述被控开关组包括: 第一延时继电器常闭开关，一端I禹接于X相外部三相输入电路，另一端|禹接于X相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈； 第二延时继电器常闭开关，一端耦接于V相外部三相输入电路，另一端耦接于V相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈； 第三延时继电器常闭开关，一端耦接于2相外部三相输入电路，另一端耦接于2相滤波电路之间，响应于延时继电器线圈。
【文档编号】H02H9/04GK204118739SQ201420559991
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】黄颖博 申请人:百固电气有限公司