专利名称：低压有源电力滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力滤波器，尤其涉及一种低压有源电力滤波器。
背景技术：
电力系统为了确保供电的电能质量，需要降低电网传递的无功功率和谐波电流， 一般加装无功功率补偿和谐波消除装置，目前市场上主要以无功补偿和无源电力滤波器为 主，但是随着非线性负载在工业中大量使用，如变频器、UPS电源、整流器等。使用原始的无 功补偿设备和无源电力滤波器存在滤波特性受系统参数的影响较大容易发生谐振、只能消 除特定的几次谐波、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载弊端。随 着可控制非线性负载输出电流的有源电力滤波器的出现，以上弊端可以被有效的克服且不 受系统参数影响，可以补偿达到2 25次谐波。如图1所示，有源电力滤波器是在非线性 负载3和供电系统之间加入互感器2和低压有源电力滤波器1，其中，互感器2用于检测非 线性负载3的输入电流，低压有源电力滤波器1将互感器2检测到的电流进行分析，生成与 非线性负载3产生的谐波大小相等、方向相反的电流反馈到供电系统，使供电系统的交流 电的波形呈正弦波，从而消除谐波分量。然而，现有的低压有源电力滤波器的结构复杂，成 本较高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单，成本较低的低压有源电力滤波器。为达到上述目的，本实用新型提供了一种低压有源电力滤波器，包括依次连接的 第一断路器、无源滤波回路、第二接触器、三相铁芯电抗器、三个互感器构成的电流检测回 路、三相桥式逆变电路和储能回路，以及控制回路，所述第二接触器、所述三相铁芯电抗器 和所述三相桥式逆变电路构成三相电压源式逆变回路，所述控制回路的三个输入端对应与 所述第一断路器的输出端、所述电流检测回路的输出端以及所述储能回路的输出端连接， 所述控制回路的输出端与所述三相桥式逆变电路的控制端连接。本实用新型的低压有源电力滤波器，所述控制回路用于提取非线性负载的负载电 流中的谐波分量，将其发送给所述三相桥式逆变电路，并根据所述电流检测回路采集的补 偿电流和所述储能回路采集的储能电压调整向所述三相桥式逆变电路发送的谐波分量的 输出。本实用新型的低压有源电力滤波器，所述三相桥式逆变电路用于根据所述谐波分 量生成与其大小相等、方向相反的补偿电流至所述三相铁芯电抗器，其中，所述储能回路用 作所述三相桥式逆变电路的电压源。本实用新型的低压有源电力滤波器，所述三相铁芯电抗器用于滤除所述三相桥式 逆变电路生成的补偿电流中的谐波分量，并将滤波后得到的补偿电流输出至三相交流电 网。本实用新型的低压有源电力滤波器，所述无源滤波回路用于滤除来自所述三相铁芯电抗器的补偿电流中由所述三相桥式逆变电路产生的开关高频分量，并将滤波处理后得 到的补偿电流叠加到用于向非线性负载供电的三相交流电中，从而形成一个闭环的补偿电 路；所述无源滤波回路包括第一空心电抗器、第二空心电抗器、第三空心电抗器、第三电阻、 第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第二断路器，所述第一空心电抗器、 所述第二空心电抗器和所述第三空心电抗器的输出端与所述第一接触器的输出端连接，所 述第一空心电抗器、所述第二空心电抗器和所述第三空心电抗器的输入端与所述第二接触 器的一端连接，所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的一端对应与所述第一电容、 所述第二电容和所述第三电容的一端串接，所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的 另一端与所述第一空心电抗器、所述第二空心电抗器和所述第三空心电抗器的输入端连 接，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容的另一端与所述第二断路器的一端连接， 所述第二断路器的另一端并接。本实用新型的低压有源电力滤波器，还包括其一端与所述无源滤波回路输入端连 接，其另一端与所述第二接触器的一端连接的软启动单元，所述软启动单元由第一充电电 阻、第二充电电阻和第一接触器组成，所述第一接触器的一端与所述无源滤波回路输入端 连接，其另一端与所述第二接触器的一端连接，所述第一充电电阻、所述第二充电电阻分别 并接于所述第一接触器的A相和B相线路上，所述软启动单元用于通过延迟所述第一接触 器的闭合来限制启动电流。本实用新型的低压有源电力滤波器包括依次连接的第一断路器、无源滤波回路、 第二接触器、三相铁芯电抗器、三个互感器构成的电流检测回路、三相桥式逆变电路和储能 回路，以及控制回路，第二接触器、三相铁芯电抗器和三相桥式逆变电路构成三相电压源式 逆变回路，控制回路的三个输入端对应与第一断路器的输出端、电流检测回路的输出端以 及储能回路的输出端连接，控制回路的输出端与三相桥式逆变电路的控制端连接，因此与 现有低压有源电力滤波器相比其结构简单，从而降低了低压有源电力滤波器的成本。
图1为本实用新型的低压有源电力滤波器的原理框图；图2为本实用新型的低压有源电力滤波器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细描述参考图2所示，本实用新型的低压有源电力滤波器第一断路器KG1、无源滤波回路 201、软启动单元202、第二接触器S2、三相铁芯电抗器L4、三个互感器构成的电流检测回路 CT1、三相桥式逆变电路205和储能回路206，以及控制回路204，第二接触器S2、三相铁芯电 抗器L4和三相桥式逆变电路205构成三相电压源式逆变回路203，控制回路204的三个输 入端对应与第一断路器KG1的输出端、电流检测回路CT1的输出端以及储能回路206的输 出端连接，控制回路204的输出端与三相桥式逆变电路205的控制端连接。其中第一断路器KG1作为用于向非线性负载供电的三相交流电的通断开关，控制回路 204用于提取非线性负载的负载电流中的谐波分量，将其发送给三相桥式逆变电路205，并 根据电流检测回路CT1采集的补偿电流和储能回路206采集的储能电压调整向三相桥式逆变电路205发送的谐波分量的输出。三相桥式逆变电路205用于根据该谐波分量生成与谐波分量大小相等、方向相反 的补偿电流至三相铁芯电抗器L4，其中，储能回路206用作三相桥式逆变电路205的电压 源。本实施例中三相桥式逆变电路205包括第一 IGBT Q1、第二 IGBT Q2、第三IGBT Q3、第 四IGBT Q4、第五IGBT Q5、第六IGBT Q6、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6。第一 IGBT Q1的发射极与第四IGBT Q4的集电极连接后与三相铁芯电抗器L4的输入端连接，第 二 IGBT Q2的发射极与第五IGBT Q5的集电极连接后与三相铁芯电抗器L4的输入端连接， 第三IGBT Q3的发射极与第六IGBT Q6的集电极连接后与三相铁芯电抗器L4的输入端连 接，第四电容C4跨接于第一 IGBT Q1的集电极和第四IGBT Q4的发射极之间，第五电容C5 跨接于第二 IGBT Q2的集电极与第五IGBT Q5的发射极之间，第六电容C6跨接于第三IGBT Q3的集电极与第六IGBTQ6的发射极之间。而储能回路206包括第六电阻R6、电解电容C7、 第三接触器S3和电压检测霍尔元件VT，第三接触器S3与第六电阻R6串接，第一 IGBT Q1 的集电极、第二 IGBT Q2的集电极、第三IGBT Q3的集电极、电解电容C7的正极、第三接触器 S3的另一端、电压检测霍尔元件VT的正极并接在一起，第四IGBT Q4的发射极、第五IGBT Q5的发射极、第六IGBT Q6的发射极、电解电容C7的负极、第六电阻R6的另一端、电压检测 霍尔元件VT的公共端并接在一起，电压检测霍尔元件VT的输出端与控制回路204的一个 输出端连接，第一 IGBT Q1的栅极、第二 IGBT Q2的栅极、第三IGBT Q3的栅极、第四IGBT Q4的栅极、第五IGBT Q5的栅极、第六IGBT Q6的栅极分别与控制回路204的另一输出端连 接。三相铁芯电抗器L4用于滤除三相桥式逆变电路205生成的补偿电流中的谐波分 量，并将滤波后得到的补偿电流输出至三相交流电网。无源滤波回路201用于滤除来自三相铁芯电抗器L4的补偿电流中由三相桥式逆 变电路205的IGBT产生的开关高频分量，并将滤波处理后得到的补偿电流叠加到用于向 非线性负载供电的三相交流电中，从而形成一个闭环的补偿电路。本实例的无源滤波回路 201包括第一空心电抗器L1、第二空心电抗器L2、第三空心电抗器L3、第三电阻R3、第四电 阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第二断路器KG2，第一空心电 抗器L1、第二空心电抗器L2和第三空心电抗器L3的输出端与第一接触器KG1的输出端连 接，第一空心电抗器L1、第二空心电抗器L2和第三空心电抗器L3的输入端与第二接触器 S2的一端连接，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5的一端对应与第一电容C1、第二电 容C2和第三电容C3的一端串接，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5的另一端与第一 空心电抗器L1、第二空心电抗器L2和第三空心电抗器L3的输入端连接，第一电容C1、第二 电容C2和第三电容C3的另一端与第二断路器KG2的一端连接，第二断路器KG2的另一端 并接。第二接触器S2作为这个闭环补偿回路的一部分，其受控于用于通过延迟该第二 接触器S2的闭合时间以达到限制启动电流目的的软启动单元202。本实例的软启动单元 202由第一充电电阻R1、第二充电电阻R2和第一接触器S1组成，第一接触器S1的一端与 无源滤波回路201输入端连接，其另一端与第二接触器S2的一端连接，第一充电电阻R1、 第二充电电阻R2分别并接于第一接触器S1的A相和B相线路上。当第一断路器KG1合闸 后，电流通过第一充电电阻R1和第二充电电阻R2向直流侧充电，充电完成后，第一接触器SI吸合，第二接触器S2随之吸合，从而接通补偿回路。 以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型 的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本 实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保 护范围内。
权利要求一种低压有源电力滤波器，其特征在于，包括依次连接的第一断路器(KG1)、无源滤波回路(201)、第二接触器(S2)、三相铁芯电抗器(L4)、三个互感器构成的电流检测回路(CT1)、三相桥式逆变电路(205)和储能回路(206)，以及控制回路(204)，所述第二接触器(S2)、所述三相铁芯电抗器(L4)和所述三相桥式逆变电路(205)构成三相电压源式逆变回路(203)，所述控制回路(204)的三个输入端对应与所述第一断路器(KG1)的输出端、所述电流检测回路(CT1)的输出端以及所述储能回路(206)的输出端连接，所述控制回路(204)的输出端与所述三相桥式逆变电路(205)的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的低压有源电力滤波器，其特征在于，所述控制回路(204)用于 提取非线性负载的负载电流中的谐波分量，将其发送给所述三相桥式逆变电路(205)，并根 据所述电流检测回路(CT1)采集的补偿电流和所述储能回路(206)采集的储能电压调整向 所述三相桥式逆变电路(205)发送的谐波分量的输出。
3.根据权利要求2所述的低压有源电力滤波器，其特征在于，所述三相桥式逆变电路 (205)用于根据所述谐波分量生成与其大小相等、方向相反的补偿电流至所述三相铁芯电 抗器(L4)，其中，所述储能回路(206)用作所述三相桥式逆变电路(205)的电压源。
4.根据权利要求3所述的低压有源电力滤波器，其特征在于，所述三相铁芯电抗器 (L4)用于滤除所述三相桥式逆变电路(205)生成的补偿电流中的谐波分量，并将滤波后得 到的补偿电流输出至三相交流电网。
5.根据权利要求4所述的低压有源电力滤波器，其特征在于，所述无源滤波回路(201) 用于滤除来自所述三相铁芯电抗器(L4)的补偿电流中由所述三相桥式逆变电路(205)产 生的开关高频分量，并将滤波处理后得到的补偿电流叠加到用于向非线性负载供电的三相 交流电中，从而形成一个闭环的补偿电路；所述无源滤波回路(201)包括第一空心电抗器 (L1)、第二空心电抗器(L2)、第三空心电抗器(L3)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电 阻(R5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第二断路器(KG2)，所述第一空心 电抗器(L1)、所述第二空心电抗器(L2)和所述第三空心电抗器(L3)的输出端与所述第一 接触器(KG1)的输出端连接，所述第一空心电抗器(L1)、所述第二空心电抗器(L2)和所述 第三空心电抗器(L3)的输入端与所述第二接触器(S2)的一端连接，所述第三电阻(R3)、所 述第四电阻(R4)、所述第五电阻(R5)的一端对应与所述第一电容(C1)、所述第二电容(C2) 和所述第三电容(C3)的一端串接，所述第三电阻(R3)、所述第四电阻(R4)、所述第五电阻 (R5)的另一端与所述第一空心电抗器(L1)、所述第二空心电抗器(L2)和所述第三空心电 抗器(L3)的输入端连接，所述第一电容(C1)、所述第二电容(C2)和所述第三电容(C3)的 另一端与所述第二断路器(KG2)的一端连接，所述第二断路器(KG2)的另一端并接。
6.根据权利要求5所述的低压有源电力滤波器，其特征在于，还包括其一端与所述无 源滤波回路(201)输入端连接，其另一端与所述第二接触器(S2)的一端连接的软启动单 元(202)，所述软启动单元(202)由第一充电电阻(R1)、第二充电电阻(R2)和第一接触器 (S1)组成，所述第一接触器(S1)的一端与所述无源滤波回路(201)输入端连接，其另一端 与所述第二接触器(S2)的一端连接，所述第一充电电阻(R1)、所述第二充电电阻(R2)分别 并接于所述第一接触器(S1)的A相和B相线路上，所述软启动单元(202)用于通过延迟所 述第一接触器(S1)的闭合来限制启动电流。
专利摘要本实用新型公开了一种低压有源电力滤波器包括依次连接的第一断路器、无源滤波回路、第二接触器、三相铁芯电抗器、三个互感器构成的电流检测回路、三相桥式逆变电路和储能回路，以及控制回路，第二接触器、三相铁芯电抗器和三相桥式逆变电路构成三相电压源式逆变回路，控制回路的三个输入端对应与第一断路器的输出端、电流检测回路的输出端以及储能回路的输出端连接，控制回路的输出端与三相桥式逆变电路的控制端连接，因此与现有低压有源电力滤波器相比其结构简单，从而降低了低压有源电力滤波器的成本。
文档编号H02J3/01GK201758287SQ20102050281
公开日2011年3月9日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者李向军, 李鹏飞 申请人:北京金恒科讯节能科技有限公司