一种有源谐波治理器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气产品的技术领域，尤其涉及到一种有源谐波治理器。
【背景技术】
[0002]随着电力电子装置的广泛应用，大量的谐波被注入电网，致使整个电网的电能质量日益恶化。电网中谐波电流的危害主要体现在以下几个方面:
[0003]谐波使电网中得设备产生附加谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率，增加电网线损。
[0004]谐波会产生额外的热效应，从而引起用电设备发热，使其绝缘老化，降低设备的使用寿命。在独立小电网中，谐波电流还会使变压器、发电机等产生附加损耗及发热，引起机械振动及噪音，大大加大电气设备发热损耗，加速绝缘老化，影响设备寿命；严重时还会因为集肤效应导致定转子表层过热而损坏。
[0005]谐波容易使电网与补偿电容器之间发生谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，不仅使电容器直接受损，而且加重对其它电气设备的威胁。这在独立小电网中表现得尤为明显，因为其电网电压频率波动范围比较大，这样就更容易造成谐振。
[0006]谐波会引起一些保护设备误动作，如继电器、熔断器等，同时也会导致电气测量仪表计量不准确。在油田类独立电网中，谐波给录井仪造成的计量误差有可能影响整个油田的正常工作。
[0007]谐波会对附近的通信系统产生干扰，轻者引入噪声，降低通话质量，重者导致信号丢失，使通信系统无法正常工作。
[0008]现在市面主要谐波装置存在以下缺点:单调谐滤波器的谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而改变，电网频率会有一定波动，这将导致滤波器失谐，电网阻抗变化对单调谐滤波器的滤波效果有较大影响，更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的可能。
【实用新型内容】
[0009]针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种有源谐波治理器，能够提高滑轨式刀削面机器人的工作效率。
[0010]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0011]根据本实用新型的一个方面，提供了一种有源谐波治理器，该有源谐波治理器设置在交流电源与负载之间，且包括:检测出补偿负载电流中的谐波和无功电流分量的指令电流运算电路以及根据所述指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流的补偿电流发生电路，所述补偿电流发生电路包括:主电路、驱动电路以及电流跟踪控制电路，其中，所述电流跟踪控制电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述主电路串联后与所述交流电源的输出端连接，且所述指令电流运算电路的输入端与所述负载的输入端连接，所述指令电流运算电路的输出端与所述电流跟踪控制电路的输入端连接。
[0012]优选的，所述主电路包括:断路器、与所述断路器串联的交流接触器、与所述交流接触器串联的进线电感，还包括脉冲宽度调制变流器、电解电容以及滤波电容，其中，所述脉冲宽度调制变流器和电解电容并联后与所述进线电感串联。
[0013]优选的，所述指令电流运算电路包括复杂可编程逻辑器件CPLD、DSP单片机和D/A转换电路，所述CPLD的数据端口与所述DSP单片机的数据端口连接，所述CPLD的信号端口和所述DSP单片机的信号端口分别与所述D/A转换电路连接，所述D/A转换电路与所述电流跟踪控制电路连接。
[0014]优选的，所述CPLD还连接有保护及I/O电路。
[0015]本实用新型的有益效果为:实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；可同时对谐波和无功进行补偿，且补偿无功的大小可做到连续调节；补偿无功时不需贮能元件；补偿谐波时所需贮能元件容量也不大；即使补偿对象电流过大，电力有源滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用；受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响；既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是根据本实用新型实施例的有源谐波治理器的结构示意图；
[0018]图2是根据本实用新型实施例的指令电流运算电路的电路框图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020]如图1和图2所示，本实施例提供了一种有源谐波治理器，该有源谐波治理器设置在交流电源与负载之间，且包括:检测出补偿负载电流中的谐波和无功电流分量的指令电流运算电路以及根据所述指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流的补偿电流发生电路，所述补偿电流发生电路包括:主电路、驱动电路以及电流跟踪控制电路，其中，所述电流跟踪控制电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述主电路串联后与所述交流电源的输出端连接，且所述指令电流运算电路的输入端与所述负载的输入端连接，所述指令电流运算电路的输出端与所述电流跟踪控制电路的输入端连接。
[0021]继续参考图1，其中的主电路包括:断路器、与所述断路器串联的交流接触器、与所述交流接触器串联的进线电感，还包括脉冲宽度调制变流器、电解电容以及滤波电容，其中，所述脉冲宽度调制变流器和电解电容并联后与所述进线电感串联。其中的脉冲宽度调制变流器的简称为PWM变流器，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
[0022]具体的，如图2所示，所述指令电流运算电路包括复杂可编程逻辑器件CPLD、DSP单片机和D/A转换电路，所述CPLD的数据端口与所述DSP单片机的数据端口连接，所述CPLD的信号端口和所述DSP单片机的信号端口分别与所述D/A转换电路连接，所述D/A转换电路与所述电流跟踪控制电路连接。其中的CPLD(Complex Programmable LogicDevice)，复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
[0023]较佳的，所述CPLD还连接有保护及I/O电路。提高了整个电路的安全性能。
[0024]结合图1，本实施提供的有源谐波治理器在工作时，指令电流运算电路首先检测出负载输入电流iL(即补偿对象电流)中的谐波和无功等电流分量，得到具体的补偿电流分量ic’，并将此信号传输给电流跟踪控制电路，电流跟踪控制电路经过计算及转换后向驱动电路发出控制信号，驱动电路驱动主电路中PWM变流器动作，产生实际的补偿电流ic，对交流电源输出的电流is进行补偿叠加，最后得到理想的负载输入电流iL。因为指令电流运算电路始终不间断地对负载输入电流iL进行监控、检测，所以在任何时候只要出现负载输入电流iL谐波超标，就会马上被补偿更正，达到始终保持负载输入电流iL是理想的电流的目的。
[0025]通过上述描述可以看出，本实施提供的有源谐波治理器实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；可同时对谐波和无功进行补偿，且补偿无功的大小可做到连续调节；补偿无功时不需贮能元件；补偿谐波时所需贮能元件容量也不大；即使补偿对象电流过大，电力有源滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用；受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响；既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。
[0026]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种有源谐波治理器，设置在交流电源与负载之间，其特征在于，包括:检测出补偿负载电流中的谐波和无功电流分量的指令电流运算电路以及根据所述指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流的补偿电流发生电路，所述补偿电流发生电路包括:主电路、驱动电路以及电流跟踪控制电路，其中，所述电流跟踪控制电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述主电路串联后与所述交流电源的输出端连接，且所述指令电流运算电路的输入端与所述负载的输入端连接，所述指令电流运算电路的输出端与所述电流跟踪控制电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的有源谐波治理器，其特征在于，所述主电路包括:断路器、与所述断路器串联的交流接触器、与所述交流接触器串联的进线电感，还包括脉冲宽度调制变流器、电解电容以及滤波电容，其中，所述脉冲宽度调制变流器和电解电容并联后与所述进线电感串联。
3.根据权利要求2所述的有源谐波治理器，其特征在于，所述指令电流运算电路包括复杂可编程逻辑器件CPLD、DSP单片机和D/A转换电路，所述CPLD的数据端口与所述DSP单片机的数据端口连接，所述CPLD的信号端口和所述DSP单片机的信号端口分别与所述D/A转换电路连接，所述D/A转换电路与所述电流跟踪控制电路连接。
4.根据权利要求3所述的有源谐波治理器，其特征在于，所述CPLD还连接有保护及I/O电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种有源谐波治理器，该有源谐波治理器包括：检测出补偿负载电流中的谐波和无功电流分量的指令电流运算电路以及根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流的补偿电流发生电路，补偿电流发生电路包括：主电路、驱动电路以及电流跟踪控制电路。本实用新型的有益效果为：实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；可同时对谐波和无功进行补偿，且补偿无功的大小可做到连续调节；受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。
【IPC分类】H02J3-01, H02J3-18
【公开号】CN204376406
【申请号】CN201420451962
【发明人】裴勇
【申请人】四川科瑞斯能源科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年8月12日