本实用新型属于电力电子应用技术领域，设计低压无功和谐波治理装置，既可以补偿无功还同时具备谐波治理功能，具体涉及一种采用DSP和CPLD双数字控制的滤波方式与先进的SVG动态无功补偿装置相结合的性价比高、实用性强的智能补偿滤波装置。
背景技术：
无功功率补偿装置和谐波治理装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置，在电力供电系统中起提高电网的功率因数、治理谐波的作用，能够降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境、提高电网的可靠性和稳定性。
现在使用的无功补偿方式最主要为电容式的低压无源补偿设备；谐波治理则分为无源滤波和有源滤波两种方式。
目前主要的电容式的补偿方式已经无法适应如今复杂的配电系统，普通的无源补偿设备对于快速变化的冲击性负载，补偿效果无法达到理想状态。
而电网中的谐波则主要是大量的3、5、7次谐波，基本上占到了谐波含量的90％以上。
传统的无功补偿装置和谐波滤除装置至少为两台设备，要不以补偿为主的补偿装置，或是以滤波为主的滤波装置，基本没有同时既可以补偿无功又可以滤除谐波的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种性价比高、实用性强的低压谐波治理与无功补偿相结合的智能补偿滤波装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种智能补偿滤波装置，包括主控回路，以及分别与主控回路相连接的APF有源滤波模块、SVG 动态补偿模块和采样电路，所述APF有源滤波模块和SVG动态补偿模块并联接入主电路，所述采样电路也连接于主电路，所述主控回路为由DSP和 CPLD连接构成的数字控制模块。
上述智能补偿滤波装置，所述采样电路由连接于主电路上的电流互感器 CT组成。
上述智能补偿滤波装置，所述SVG动态补偿模块包括并联连接的三组第一串联支路、与三组第一串联支路并联的第一电容和三个第一电感；所述每组第一串联支路由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)与二极管并联所得两组第一并联支路串联得到；所述第一电容两端并联触发电压电路，所述触发电路为晶体管，其由DSP根据采样电流进行控制；所述第一电感一端并联到第一串联支路中两个第一并联支路之间，另一端并联到电源与负载之间的主电路。
上述智能补偿滤波装置，所述第一并联支路中IGBT的集电极与二极管的负极连接，发射极与二极管的正极连接。
上述智能补偿滤波装置，所述第一电感输出端串联有与主控回路连接的电流互感器CT。
上述智能补偿滤波装置，所述APF有源滤波模块包括三组第二串联支路；每组第二串联支路由第二电感与电阻并联后再与第二电容串联组成；每组第二串联支路一端与另外两组第二串联之路连接，另外一端接入电源与负载之间的主电路。
上述智能补偿滤波装置，还包括与所述主控回路相连接的保护电路，所述保护电路接入主电路。
上述智能补偿滤波装置，还包括连接于主控回路的显示模块。
本实用新型提供的智能补偿滤波装置具有以下有益效果：
(1)该装置采用自动控制系统，混合型补偿方式，从源头上保证既不会欠补偿，也不会过补偿，弥补了电容补偿装置的不足部分；
(2)能滤除常规系统中的95％以上的谐波，让用电环境的谐波含量降低到国家标准以下；
(3)补偿后功率因数实时可达0.99以上，无投切震荡，无补偿呆区；
(4)运行时被控制为电流源，不存在与系统阻抗发生谐振的可能性，安全性更高；
(5)可进行谐波补偿、无功补偿或谐波无功同补，可以通过人机界面由用户进行操作；
(6)自身的高频纹波电流峰值不大于2A，不会回馈到电网，不会对其它系统和设备进行干扰；
(7)性价比高，用较低的成本便可完美的解决一般用电环境的谐波治理问题，同时作为常规电容补偿装置的对无功治理的补充设备；
(8)创新性的将无功补偿功能和谐波滤除功能集成为一体，在补偿无功功率的同时具备滤除谐波的功能，占地小，功能强，也为今后的电力系统设计提供了多种解决方案。
附图说明
图1是本实用新型智能补偿滤波装置系统框；
图2是本实用新型智能补偿滤波装置原理图。
附图标记说明：1、采样电路；2、SVG动态补偿模块主要电路部分原理图；3、主控回路；4、APF有滤波模块主要电路部分原理图。
具体实施方式
实施例
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1-2所示，本实用新型的智能补偿滤波装置，包括主控回路3、APF 有源滤波模块4、SVG动态补偿模块2和采样电路1。APF有源滤波模块4、 SVG动态补偿模块2和采样电路1均分别与主控回路3相连接。APF有源滤波模块4和SVG动态补偿模块2并联接入主电路。采样电路1也连接于主电路。
本装置安装于三相电源与负载之间的三条主电路上。三条主电路上安装有电流互感器CT，三个电流互感器CT组成采样电路1，其的输出端接入主控回路3。
本实施例采用的SVG动态补偿模块2型号为ZR-SVG-0.4，其主要电路部分如图2所示，包括并联连接的三组第一串联支路、与三组第一串联支路并联的第一电容和三个第一电感。每组第一串联支路由IGBT与二极管并联所得两组第一并联支路串联得到，第一并联支路中IGBT的集电极与二极管的负极连接，发射极与二极管的正极连接，其门极为SVG动态补偿模块内部结构，这里不再详述。所述第一电容两端并联触发电压电路，本实施例采用的触发电压电路为晶体管VT，其由DSP根据采样电流进行控制。第一电感一端并联到第一串联支路中两个第一并联支路之间，另一端并联到电源与负载之间的三条主电路；第一电感输出端串联有与主控回路连接的电流互感器CT，电流互感器CT的输出端接入主控回路3。
本实施例采用的APF有源滤波模块4型号为UNT-APF-4L，其主要电路部分如图2所示，包括三组第二串联支路；每组第二串联支路由第二电感与电阻并联后再与第二电容串联组成；每组第二串联支路一端与另外两组第二串联之路连接，另外一端接入电源与负载之间的主电路。
主控回路3为本装置的核心部件，是由DSP和CPLD连接构成的数字控制模块。本实施例所采用的DSP(Digital Signal Processing)型号为 (ADSP-2189N)的数字信号处理单元，用于实现指令电流运算电路；CPLD (Complex Programmable Logic Device)型号为(Spartan-6LX FPGA)的复杂可编程逻辑器件，用于实现控制驱动电路。DSP的D0/IDA13引脚与CPLD的 MOSI_CSI_B_MISO0引脚连接，DSP的A6/IAD5引脚与触发电路连接； CPLD的FCS_B引脚与APF有源滤波模块4的控制驱动电路I/O驱动板连接， FOE_B引脚与SVG动态补偿模块2的控制驱动电路I/O驱动板连接。
采样电路1用于采集负载侧电流信号，并将其传送给主控回路。主控回路 3用于接收采样电路1的电流互感器(CT)采集到的负载侧电流信号，通过采集到的负载侧电流，指令电流运算电路按照要求检测出负载电流中的谐波、无功以及负序分量，分析计算负载侧谐波和无功含量以及谐波分布情况，根据计算出的谐波和无功含量以及谐波分布情况，控制APF有源滤波模块4的输出含量，再将剩余所需的谐波补偿部分和无功补偿量分配给SVG动态补偿模块2，达到完全补偿的效果。来自与电容并联的触发电路上接收的信号反馈给指令电流运算电路进行闭环调节，达到最佳的滤波补偿输出效果。SVG动态补偿模块输出电路上的电流互感器CT接收的信号反馈给控制驱动电路用于显示 SVG动态补偿模块输出电流。
进一步的，在本实施例中，为了使该智能补偿滤波装置更具有可靠性和实用性，主控回路3还连接有与主控回路连接的保护电路，保护电路采用的是电气保护开关或熔断器进行短路保护和过载保护，保护电路与APF有源滤波模块4和SVG动态补偿模块2共同连接于主电路上，用于当智能补偿滤波装置内部发生故障时切断本装置与主电路的连接，保证主电路的用电正常和安全。更进一步的，本装置还设置了显示模块，显示模块的型号为 TPC7062Ti，其COM端连接于主控回路3中DSP的D20引脚，可用于实时查看负载的谐波含量和无功含量以及装置运行情况。
以下对本装置的工作过程进行进一步的说明，以更好的展示本装置的工作原理和优点：
采集电路的电流互感器(CT)采集负载侧电流电压信号，主动回路接收负载侧电流电压信号，通过DSP计算出当前的谐波含量及其分布情况以及无功含量，再将实时的谐波与无功的含量传送给CPLD。CPLD对APF有源滤波模块4和SVG动态补偿模块2进行分配输出。主控回路3对APF有源滤波模块4发出指令，APF有源滤波模块4对电网的3、5、7次谐波进行治理，再由 SVG动态补偿模块2将剩余的少量高次谐波通过发出与之大小相等但方向相反的谐波予以抵消，同时由SVG动态补偿模块2将电网中的无功予以抵消，让电网中的无功予以抵消，让电网中的谐波达到国家标准要求以下，功率因数达到0.99以上。
值得说明的是，本装置还可根据用电环境的不同，调整APF有源滤波模块4的容量大小以及调整补偿次数，比如增加9次、11次等。SVG动态补偿模块2的容量大小也可根据现场检测的谐波含量以及无功含量进行调整，分别有30Kvar、50Kvar、80Kvar、100Kvar、150Kvar等。
整体而言，本实用新型提供的智能补偿滤波装置，创新性的将无功补偿功能和谐波滤除功能集成为一体，采用自动控制系统，混合型补偿方式，可进行谐波补偿、无功补偿或谐波无功同补，从源头上保证既不会欠补偿，也不会过补偿，弥补了电容补偿装置的不足部分。该装置能滤除常规系统中的 95％以上的谐波，让用电环境的谐波含量降低到国家标准以下；补偿后功率因数实时可达0.99以上，无投切震荡，无补偿呆区；运行时被控制为电流源，不存在与系统阻抗发生谐振的可能性，安全性更高；自身的高频纹波电流峰值不大于2A，不会回馈到电网，不会对其它系统和设备进行干扰。进一步的，显示模块实现通过人机界面由用户进行操作，方便高效。本装置用较低的成本便可完美的解决一般用电环境的谐波治理问题，同时作为常规电容补偿装置的对无功治理的补充设备，性价比高。此外，该装置占地小，功能强，也为今后的电力系统设计提供了多种解决方案。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。