专利名称：混合有源电力滤波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种混合有源电カ滤波装置，具体的说，是ー种用于消除电网谐波和进行无功补偿的并联型有源电カ滤波装置。
背景技术：
近年来，由于IGBT、MOSFET等大功率电カ电子器件的广泛应用，如高中频感应加热炉、变频器、电解电镀设备等非线性负载及交流电焊机、压カ机、炼钢电弧炉等冲击性负载在电网中使用越来越广泛，由于这些设备的非线性及冲击性导致电网产生了大量的电カ谐波，电カ系统的电压和电流波形会发生严重畸变，从而给电カ系统带来很大的“电网污染”。特别是用户内部短路以及开关操作、变压器或电容器组投切时的短时中断均会引起电能质量扰动问题。谐波的存在増加了线损和用产设备的损耗，降低了电能质量，使得功率因 数下降，而且还会危机设备本身的正常运行，使电カ设备过热、提前老化，严重的导致设备
作臼择有源电カ滤波技术，它的基本工作原理是实时检测补偿对象的电压和电流，经信号处理器采样运算计算得出补偿电流，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流，大小相等、相位相反、相互抵消，最終得到期望的电网电流，使电网电流成为与电压同相位的正弦波，从而达到抑制谐波，补偿无功的目的。然而它却不能调整线路的电压大小，以求通过电压的调整实现节能目的。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供ー种混合有源电カ滤波装置，能动态补偿电网无功功率、可以瞬间提供一定有功功率来补偿电网电压跌落和闪变，能有交地減少电网的谐波污染及对电网电压及电流进行实时控制，提高滤波性能，保证供电系统的供电质量。为实现所述目的，采用如下技术方案本实用新型提供的ー种混合有源电カ滤波装置，包括数字处理芯片DSP、谐波信号采样处理电路、电压采样电路、电流采样电路、隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路、接触器驱动电路、开关电路、滤波电抗器、滤波电容器、存储器、通讯接ロ。R、S、T为交流电的输入端，W、V、U为滤波输出端。在三相输入回路上，安装有电流采样电路，将检测的负载电流信号输入到数字处理芯片DSP的相应输入端；在三相输入回路上，并联连接有电压采样电路，将检测的电压信号，输入到数字处理芯片DSP的相应输入端；谐波信号米样处理电路的输入端与三相输入回路上的至少ー相并联连接，将检测的谐波信号，输入到数字处理芯片DSP的相应输入端；数字处理芯片DSP的信号依次经隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路，并分别通过滤波驱动及保护电路的三个输出端，并联输入到三相输入回路上。滤波电抗器输入端并接在三相输入回路上，滤波电抗器输出端接电子开关输入端，电子开关另ー输入端接在数字处理芯片DSPー输出端上，电子开关输出端接电カ电容器输入端。所述的存储器为IIC串行通讯接ロ与数字处理芯片DSP的IIC通讯接ロ连接。所述的通讯接ロ的输入端和输出端分别与数字处理芯片DSP的相应输出端和输入端连接。隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路(IGBT模块)，接收来自数字处理芯片DSP运算得出的谐波补偿电流的指令信号，该信号经隔离驱动电路、再经PWM驱动电路放大后，得出补偿电流，使滤波驱动及保护电路(IGBT模块)工作，以控制主电路电流跟随指令电流的变化。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流大小相等、相位相反、相互抵消，最終得到期望的电网电流，使电网电流成为与电压同相位的正弦波，从而达到抑制谐波，补偿无功的目的。
图I为本实用新型电路框图。图2为本实用新型滤波驱动及保护电路(IGBT模块)具体电路图。主要符号说明如下I、数字处理芯片DSP2、电源接触器3、开关电源多路输出4、电压采样电路5、接触器驱动电路6、通讯接ロ7、隔离驱动电路8、PWM驱动电路9、滤波驱动及保护电路10、电流采样电路11、数字处理芯片DSP的输出端12、时钟发生器13、滤波补偿信号经输出端14、谐波采样电路15、数字处理芯片DSP的输入端16、声光报警指示17、存储器18、滤波电抗器19、电子开关20、滤波电容器
具体实施方式參照图I。混合有源电カ滤波电路包括数字处理芯片DSP I、谐波采样电路14、电压采样电路4、电流采样电路10、隔离驱动电路7、PWM驱动电路8、滤波驱动及保护电路9、接触器驱动电路5、存储器17、通讯接ロ 6、时钟发生器12、键盘IXD 15、声光报警指示16、电源接触器2、滤波电抗器18、电子开关19、滤波电容器20。在数字处理芯片DSP I连接有接触器驱动电路5，即接触器驱动电路的输入端S1与数字处理芯片DSP的输出端Il6连接，接触器驱动电路的输出端52与电源接触器25连接；在所述的三相输入回路上，安装有电流采样电路10，将检测的负载电流信号，输入到数字处理芯片DSP的输入端17 ;在三相输入回路上，并联连接有电压采样电路4，将检测的电压信号，从电压采样电路的输入端4:、42、43输入，从输出端44输出，并输入到数字处理芯片DSP的输入端11 ;谐波信号米样处理电路14的输入端M1与三相输入回路上的至少ー相并联连接，也可以同时两相并联连接或三相并联连接，将检测的谐波信号，通过输出端142、143输入到数字处理芯片DSP的输入端11。、Il1 ;数字处理芯片DSP的滤波补偿信号经输出端13、14，进入隔离驱动电路7的输入端7ェ、72、经隔离驱动电路7的输出端73进入PWM驱动电路8的输入端S1、再经脉宽调整后，由PWM驱动电路8的输出端S2进入滤波驱动及保护电路9的输入端95，并分别通过滤波驱动及保护电路的三个输出端9:、92、93，并联输入到三相输入回路上。滤波驱动及保护电路9的另ー输出端94与数字处理芯片DSP的相应输入端12连接。所述的存储器17输出端U1和输入端172分别与相应的数字处理芯片DSP的输入端15和输出端16连接。所述的通讯接ロ的输入端和输出端62分别与数字处理芯片DSP的相应输出端Il4和输入端Il5连接。数字处理芯片DSP的输出端Il3与声光报警指示16连接。数字处理芯片DSP通过端ロ Il2与键盘IXD 15连接。数字处理芯片DSP输出端19与风扇驱动电路13连接。数字处理芯片 DSP的输入端18与时钟发生器12连接。数字处理芯片DSP输出端117连接电子开关输入端194，电カ电容器输入端201、202、203并联在电子开关输出端195、196、197上,滤波电抗器输入端184、185、186并联在电子开关输出端19i、192、193上，滤波电抗器输出端IS1US2US3并联在三相输入回路上。參照图2。数字处理芯片DSP 1，主要是对从电流取样电路10和电压采集电路4、谐波采样电路14采集来的电流和电压信号及谐波信号，进行处理和指令的芯片，其主要功能对从线路的电流取样电路10和电压采样电路4及谐波采样电路14采集的谐波信号、采集的电压、电流信号进行分析、运算、处理、数据存储、串行通讯。运算产生的滤波信号再经隔离驱动电路7，通过PWM驱动电路8进行脉宽调制整形。图中，滤波驱动及保护电路9是并联型有源电カ滤波的滤波反谐波输出电路；主要作用是将线路中的二次谐波通过电抗器、电子开关、电カ电容器在数字处理芯片的有效控制下，消除电网谐波和进行无功补偿，滤波驱动及保护电路中储能元件为电抗器，为电流型有源电カ滤波装置；滤波电抗器及滤波电容器通过电子开关并联在三相输入回路上。主要由每两个IGBT管串联成三組，每个IGBT管并联ー个ニ极管，以防止负压击穿IGBT管，对电路起到保护作用。IGBT管主要是对PWM脉宽调制滤波信号进行放大，为输入回路提供补偿信号。隔离驱动电路7及PWM驱动电路8，主要用于PWM信号的隔离输出。以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.ー种混合有源电カ滤波装置，电路包括数字处理芯片DSP、谐波信号采样处理电路、电压采样电路、电流采样电路、隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路、接触器驱动电路、电子开关、滤波电抗器、滤波电容器、存储器、通讯接ロ ；其特征在干所述数字处理芯片DSP的信号依次经隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路，井分别通过滤波驱动及保护电路的三个输出端，并联输入到三相输入回路上。
2.如权利要求I所述的混合有源电カ滤波装置，其特征在于滤波驱动及保护电路中储能元件为电抗器，为电流型有源电カ滤波装置。
3.如权利要求I所述的混合有源电カ滤波装置，其特征在于滤波电抗器及滤波电容器通过电子开关并联在三相输入回路上。
4.如权利要求I所述的混合有源电カ滤波装置，其特征在于所述的存储器输出端和输入端分别与相应的数字处理芯片DSP的输入端和输出端连接。
5.如权利要求I所述的混合有源电カ滤波装置，其特征在于滤波驱动及保护电路的另ー输出端与数字处理芯片DSP的相应输入端连接。
6.如权利要求I所述的混合有源电カ滤波装置，其特征在于所述的通讯接ロ的输入端和输出端分别与数字处理芯片DSP的相应输出端和输入端连接。
专利摘要本实用新型提供的一种混合有源电力滤波装置，包括数字处理芯片DSP、谐波信号采样处理电路、电压采样电路、电流采样电路、隔离驱动电路、PWM驱动电路、滤波驱动及保护电路、接触器驱动电路、开关电路、滤波电抗器、滤波电容器、存储器、通讯接口。能动态补偿电网无功功率、可以瞬间提供一定有功功率来补偿电网电压跌落和闪变，能有交地减少电网的谐波污染及对电网电压及电流进行实时控制，提高滤波性能，保证供电系统的供电质量。
文档编号H02J3/18GK202435034SQ20112042542
公开日2012年9月12日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者马爱刚 申请人:马爱刚