本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种能够实时监测、自动补偿的滤波器。
背景技术：
随着社会的进步，照明系统、空调系统、电梯、计算机、ups系统、整流器、逆变器、变频器、变频电机等非线性负载设备的大量应用，基波电流发生畸变产生谐波。而谐波污染严重时，不仅会造成经济损失，还会带来很多问题，例如设备故障率高、设备使用寿命下降、生产率低、系统安全性下降以及一些很难查找出原因的问题。若要降低该类负效应带来的危害，则需在电气设备中进行滤波。通过有源动态滤波器，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的电流，对谐波进行补偿或抵消，主动消除电力谐波的需求。
电网中的电力负荷如照明系统、空调系统、电梯、计算机、ups系统、整流器、逆变器、变频器、变频电机等，都需要滤波器进行相应的谐波滤波以避免上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决电网运行中的动态谐波及其不良影响问题，提供一种能够实时监测、自动补偿的滤波器，通过该滤波器可实时主动消除电力谐波带来的诸多问题，本发明的技术方案如下：
一种能够实时监测、自动补偿的滤波器，由电流信号监测模块、电流信号处理模块、高速处理模块、脉宽调制模块、电流补偿发生器、监测反馈模块、预充电模块和保护模块八部分组成。
所述电流信号监测模块与电源母线相连，用于实时监测电力系统主线电流信号变化。
所述电流信号处理模块分别与电流信号监测模块和高速处理模块相连，该电流信号处理模块将接收到的模拟电流信号处理成数值信号并传送至高速处理模块。
所述高速处理模块与脉宽调制模块和检测反馈模块相连，该高速处理模块负责将数值信号进行谐波基波分离并接受监测反馈模块反馈的监测数据。
所述脉宽调制模块与电流补偿发生器相连，该脉宽调制模块接收高速处理模块发出的指令后进行脉宽调制。
所述电流补偿发生器与监测反馈模块相连，该电流补偿发生器接受脉宽调制模块发出的指令后能生成补偿电流。
所述监测反馈模块还与预充电模块相连，该监测反馈模块能够实时监测补偿电流并反馈给高速处理模块进行调整。
所述预充电模块与监测反馈模块相连，该预充电模块可对电流补偿发生器进行预充电。
所述预充电模块与保护模块相连，该预充电模块可对电流补偿发生器进行预充电。
所述保护模块与电源母线相连，其能够保护电流补偿发生器。
所述电流信号监测模块包括用于采集电流信号的电流互感器。
所述电流信号处理模块包括用于将采集的模拟电流信号转换成数字信号的模数转换器。
所述高速处理模块包括谐波基波分离单元、谐波对比单元，所述谐波基波分离单元用于将电流信号处理模块和监测反馈模块发出的数字信号进行谐波基波分离得到谐波波形；所述谐波对比单元用于对比电流信号处理模块和监测反馈模块发出的数字信号，得到差值作为实时补偿信号。
所述脉宽调制模块包括基波参考单元、谐波基波对比单元，所述基波参考单元为标准基波波形，用于与谐波对比；所述谐波基波对比单元用于将谐波基波与基波参考单元对比得到开关信号。
所述电流补偿发生器包括igbt、电容器，所述igbt用于接收脉宽调制模块发出的开关信号并控制对应的电容器生成幅值相等、极性相反的补偿电流；所述电容器用于提供生成补偿电流的电能。
所述监测反馈模块包括电流采集单元、模数转换器，所述电流采集单元包括用于采集电流信号的电流互感器；所述模数转换器用于将采集的模拟电流信号转换成数字信号并传递给高速处理模块。
所述预充电模块包括预充电电阻、电压监测模块、接触器、电抗器，所述预充电电阻用于对电流补偿发生器的电容器进行限流充电；所述电压监测模块用于监测充电后端的电压；所述接触器在充电电压达到预定值，预充电结束后闭合；所述电抗器用于限制电流突变。
所述保护模块包括用于限制电流过大的熔断器。
本发明的自动补偿滤波器具有以下有益效果：(1)实时监控电源母线上的电流信号，对电网谐波基波进行分离分析处理，然后进行脉宽调制生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流，主动消除电力谐波；(2)能够对补偿电流进行实时监测，并将监测数据反馈至高速处理器从而对生成的补偿电流进行校正；(3)结构简单、经济实用，使用效果非常好。
附图说明
图1为本发明实时监测、自动补偿的滤波器工作原理示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步说明。以下仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明纰漏的技术范围内，对本发明的技术方案、构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
如图1所示，一种能够实时监测、自动补偿的滤波器，由电流信号监测模块、电流信号处理模块、高速处理模块、脉宽调制模块、电流补偿发生器、监测反馈模块、预充电模块和保护模块八部分组成。各个部分(功能模块)之间的连接关系如下：电流信号监测模块一端与电源母线相连另一端与电流信号处理模块相连，电流信号处理模块依次与高速处理模块、脉宽调制模块、电流补偿发生器、监测反馈模块、预充电模块、保护模块相连，保护模块最后与电源母线相连形成一个闭合回路。此外监测反馈模块还与高速处理模块相连形成第二个调节闭合回路。
电流信号监测模块包含电流互感器等，用于采集电源母线的电流信号。电流信号处理模块包含模数转换器等，所述模数转换器用于将采集的模拟电流信号转换成数字信号。高速处理模块包含谐波基波分离单元、谐波对比单元等，其中谐波基波分离单元用于将电流信号处理模块和监测反馈模块发出的数字信号进行谐波基波分离得到谐波波形，谐波对比单元用于对比电流信号处理模块和监测反馈模块发出的数字信号得到差值作为实时补偿信号。脉宽调制模块包含基波参考单元、谐波基波对比单元，其中基波参考单元是标准基波波形用于与谐波进行对比，谐波基波对比单元用于接收高速处理模块发出的实时补偿信号的基波波形并与基波参考单元进行对比，得到开关信号。电流补偿发生器包含igbt、电容器等，其中igbt用于接收脉宽调制模块发出的开关信号并控制对应的电容器生成幅值相等、极性相反的补偿电流，电容器用于提供生成补偿电流的电能。监测反馈模块包含电流采集单元、模数转换器等，其中电流采集单元包含用于采集电流信号的电流互感器，模数转换器用于将采集的模拟电流信号转换成数字信号并传递给高速处理模块。预充电模块包含预充电电阻、电压监测模块、接触器、电抗器等，其中预充电电阻用于对电流补偿发生器的电容器进行限流充电，电压监测模块用于监测充电后端的电压，接触器用于当充电电压达到预定值后，预充电结束接触器闭合，电抗器用于限制电流突变对设备造成不可逆的损坏。保护模块包含熔断器，该熔断器用于限制电流过大对设备造成不可逆的损坏。
当电力系统上连接有大量空调系统、电梯等非线性负载时，在电网中会产生有害的谐波。如果电网中连接有本发明的有源动态滤波器，则首先电流信号监测模块会实时监测到电力系统中的电流变化，并将该信号传递给电流信号处理模块进行处理(将模拟信号处理成数值信号)，高速处理模块将电流信号处理模块和监测反馈模块发出的数字信号进行谐波基波分离，并对比电流信号处理模块的数字信号和监测反馈模块发出的数字信号得到差值作为实时补偿信号，接着由脉宽调制模块根据实时补偿信号进行脉宽调制得到开关信号。脉宽调制模块发出的开关信号被电流补偿发生器接收后生成幅值相等、极性相反的补偿电流，补偿电流通过监测反馈模块、预充电模块和保护模块输入电网中从而主动消除谐波。由于监测反馈模块同时与高速处理模块相连，因此其接收到补偿电流后会实时反馈给高速处理模块，高速处理模块负责对比来自电网的谐波信号和补偿后的谐波信号，根据对比得到的差值作为补偿信号及时调整脉宽调制模块和电流补偿发生器。预充电模块和保护模块能够对电流补偿发生器进行预充电保护和限流保护，保护电流补偿发生器免于不可逆的损坏。