三相四线与三相三线电力有源滤波系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，属于电网电力滤波技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工、通信、橡胶等工业领域:如电解装置、电气机车、乳制机械、高频炉、UPS电源、变频设备等，由这些设备引起的谐波对电网的污染日趋严重；美国电力科学研宄院EPRI最近的报告指出，全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。
[0003]因此，这就需要电网设置滤波设备，以对电网进行谐波抑制和无功功率补偿，从而保证电网供电的特性稳定。
[0004]传统的电网滤波设备是无源滤波器，其存在诸多不足:1、无源滤波设备体积大；
2、滤波效果与系统运行情况密切相关；3、特定情况下，无源滤波器可与系统发生谐振，放大谐波；4、无源滤波器只能补偿特定次谐波。
[0005]因此，需要提出新型的功能更完善的有源电力滤波系统装置弥补无源滤波器的不足或替换无源滤波装置。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其滤波范围广，响应速度快，滤波能力强，操作简单，安全性好，能够弥补传统无源滤波器的不足。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，本系统包括依次连接的断路器、熔断器、分压电阻、高频电抗器、霍尔传感器、IGBT逆变器、直流电容器以及依次连接的电流互感器、信号检测与调理电路、主控器、IGBT驱动电路；其中，所述的霍尔传感器通过逆变电流检测电路与主控器相连接。
[0008]本系统采用双闭环控制策略:电流互感器采样三相电流，经信号检测与调理电路后进入主控器，主控器根据采样信号控制IGBT驱动电路，通过驱动IGBT逆变器，产生补偿电流，经电抗器流入电网，形成一路闭环系统；
[0009]同时系统通过霍尔传感器采样IGBT逆变器输出电流，经逆变电流检测电路调理后送入主控器，根据采样IGBT逆变器输出电流和采样电网电流，通过控制IGBT驱动电路控制IGBT逆变器，输出期望电流，形成另一路闭环系统。
[0010]三相四线系统中IGBT逆变器采用独立补偿方式，包括A相、B相、C相变流器，三者分别通过三条中线接入系统。
[0011]本系统入电网补偿方式包括但不限于总体补偿形式、局部补偿形式和部分补偿形式三种形式。
[0012]本系统的电压范围为IlOV?1500V ;单机治理谐波电流为50A?800A并可并联10台。
[0013]与传统的无源滤波器相比:本实用新型采用双闭环结构，补偿精度高、在三相四线制系统中IGBT逆变器采用独立补偿方式，可实现单相谐波电流和无功补偿；具有滤波范围广，响应速度快，滤波能力强，操作简单，安全性好等优点。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型电气示意图；
[0015]图2为本实用新型IGBT逆变器电气图。
[0016]图中:1、断路器，2、熔断器，3、分压电阻，4、高频电抗器，5、霍尔传感器，6、IGBT逆变器，7、直流电容器，8、逆变电流检测电路，9、主控器，10、IGBT驱动电路，11、信号检测与调理电路，12、电流互感器。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1所示，一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，本系统包括依次连接的断路器1、熔断器2、分压电阻3、高频电抗器4、霍尔传感器5、IGBT逆变器6、直流电容器7以及依次连接的电流互感器12、信号检测与调理电路11、主控器9、IGBT驱动电路10 ;其中，所述的霍尔传感器5通过逆变电流检测电路8与主控器9相连接。
[0019]本系统采用双闭环控制策略:电流互感器12采样三相电流，经信号检测与调理电路11后进入主控器9，主控器9根据采样信号控制IGBT驱动电路10，通过驱动IGBT逆变器6，产生补偿电流，经电抗器4流入电网，形成一路闭环系统；
[0020]同时系统通过霍尔传感器5采样IGBT逆变器6输出电流，经逆变电流检测电路8调理后送入主控器9，根据采样IGBT逆变器6输出电流和采样电网电流，通过控制IGBT驱动电路10控制IGBT逆变器6，输出期望电流，形成另一路闭环系统。
[0021]其中，所述的三相四线系统中IGBT逆变器6采用独立补偿方式，如图2所示:包括A相、B相、C相变流器，三者分别通过三条中线接入系统，在谐波补偿过程中，可根据采样电流控制单相变流器进行单相补偿，可有效治理单相不平衡等问题，实现三相谐波电流和无功功率的单相独立补偿。
[0022]本系统的可适用于IlOV?1500V较宽的电压范围；单机治理谐波电流为50A?800A并可并联10台，此外，本系统接入电网补偿方式具体形式有总体补偿形式、局部补偿形式(对单个设备)和部分补偿形式但不局限于以上三种形式。
[0023]如图1:系统上电后，断路器I合闸，电力有源滤波系统首先通过分压电阻3对DC母线的直流电容器7充电，这个过程是防止上电后对DC母线电容器的瞬间冲击。
[0024]当母线电压达到额定值后，预充电接触器闭合；直流电容器7作为储能元件，通过IGBT逆变器6和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。非线性负载工作，通过电流互感器12采样电网电流，经信号检测与调理电路11处理后，送入主控器9，主控器通过控制IGBT驱动电路10驱动IGBT逆变器6，IGBT逆变器6输出电流经电抗器4注入电网；
[0025]同时，通过霍尔传感器5对IGBT逆变器输出电流进行采样，经逆变电流检测电路8调理后送入主控器9，主控器9通过分析霍尔传感器5采样电流，调整IGBT逆变器6控制策略，从而通过控制IGBT驱动电路10驱动IGBT逆变器6输出调整后的谐波补偿电流。
[0026]综上所述，:本实用新型采用双闭环结构，补偿精度高、在三相四线制系统中IGBT逆变器6采用独立补偿方式，可实现单相谐波电流和无功补偿；具有滤波范围广，响应速度快，滤波能力强，操作简单，安全性好等优点。
【主权项】
1.一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其特征在于，本系统包括依次连接的断路器(1)、熔断器(2)、分压电阻(3)、高频电抗器(4)、霍尔传感器(5)、IGBT逆变器(6)、直流电容器(7)以及依次连接的电流互感器(12)、信号检测与调理电路(11)、主控器(9)、IGBT驱动电路(10);其中，所述的霍尔传感器(5)通过逆变电流检测电路(8)与主控器(9)相连接。2.根据权利要求1所述的一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其特征在于，本系统采用双闭环控制策略:电流互感器(12)采样三相电流，经信号检测与调理电路(11)后进入主控器(9)，主控器(9)根据采样信号控制IGBT驱动电路(10)，通过驱动IGBT逆变器(6)，产生补偿电流，经电抗器(4)流入电网，形成一路闭环系统； 同时系统通过霍尔传感器(5)采样IGBT逆变器(6)输出电流，经逆变电流检测电路(8)调理后送入主控器(9)，根据采样IGBT逆变器(6)输出电流和采样电网电流，通过控制IGBT驱动电路(10)控制IGBT逆变器(6)，输出期望电流，形成另一路闭环系统。3.根据权利要求1或2所述的一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其特征在于，本系统中IGBT逆变器(6)采用独立补偿方式，包括A相、B相、C相变流器，三者分别通过三条中线接入系统。4.根据权利要求1或2所述的一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其特征在于，本系统入电网补偿方式包括但不限于总体补偿形式、局部补偿形式和部分补偿形式三种形式。5.根据权利要求1或2所述的一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，其特征在于，本系统的电压范围为I1v?1500V ;单机治理谐波电流为50A?800A并可并联10台。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相四线与三相三线电力有源滤波系统，包括依次连接的断路器（1）、熔断器（2）、分压电阻（3）、高频电抗器（4）、霍尔传感器（5）、IGBT逆变器（6）、直流电容器（7）以及依次连接的电流互感器(12)、信号检测与调理电路（11）、主控器（9）、IGBT驱动电路（10）；其中，所述的霍尔传感器（5）通过逆变电流检测电路（8）与主控器（9）相连接；本系统采用双闭环结构，补偿精度高、在三相四线制系统中IGBT逆变器采用独立补偿方式，可实现单相谐波电流和无功补偿；具有滤波范围广，响应速度快，滤波能力强，操作简单，安全性好等优点。
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/18
【公开号】CN204720984
【申请号】CN201520365802
【发明人】王禹桥, 徐志勇, 树玉杰, 孙文平
【申请人】中国矿业大学, 衡水三科电气有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月1日