一种模块化有源电力滤波器的制作方法

本实用新型属于电力电子技术领域，具体地说，涉及一种模块化有源电力滤波器。

背景技术：

有源电力滤波器(Active power filter——APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是因为其相对于无源LC滤波器只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。

由于有源电力滤波器的电路拓扑结构和其与电网的连接方式不同，其可分为串联型APF、并联型APF和混合型APF等。并联型APF和串联型APF主电路结构中，其拓扑主要来源于逆变装置，以半桥结构，H桥结构、级联H桥式结构等最具有代表性。

混合型APF的基本思想是充分利用有源滤波器和无源滤波器的优势，通过LC滤波器分担有源电力滤波器的补偿压力，降低有源电力滤波器的补偿容量，从而提高整个补偿装置的综合性能。

中国专利公开号：CN1126219C公开日：2003.10.29公开了一种模块化可并联扩容、统一控制的有源电力滤波器，包括PWM控制器及与该PWM控制器分别相联的PWM变流器、电网电压同步定向控制电路和过压、欠压、过流及短路故障检测与保护电路；模块并联均流电路连接在PWM控制器和PWM变流器主电路之间；PWM变流器与输出耦合变压器相连接，使有源电力滤波器输出容量增大，可实现模块并联，生产成本低；控制电网电流中的谐波分量趋于零，达到电网电流谐波抑制的目标。但是该发明的不足之处在于：虽然该发明设置电网电压同步定向控制电路和过压、欠压、过流及短路故障检测与保护电路，从而保护电路运行以及检测电路故障排查，但是该检测电路的故障排查过于繁琐，排查消耗时间长，同时该发明的有源电力滤波器一旦发生故障，无法及时得知，使用损坏的有源电力滤波器对装置的整体运行存在巨大隐患，同时也会增大装置的负担，减少装置的使用寿命。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有有源滤波器扩容不便、应用范围局限的问题，本实用新型提供一种模块化有源电力滤波器。该实用新型结构简单，易于操作，扩容方便、应用范围广，对于大容量需求场合，可以便捷地加入APF模块，实现并联扩容。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种模块化有源电力滤波器，包括主控制器和N个单相APF，所述N为整数且N≥2，还包括从控制器，所述主控制器和每个单相APF之间均电性连接一个从控制器，所述主控制器通过控制从控制器控制单相APF的运行。

更进一步地，所述主控制器的输出端电性连接有一个显示模块，所述显示模块用于接收处理主控制器输送的信号。

更进一步地，所述从控制器、单相APF均电性连接有报警模块，所述报警模块用于判断单相APF的运行状态；

所述从控制器和单相APF之间电性连接有继电器，所述继电器用于切断单相APF的运行。

更进一步地，所述继电器的输出端电性连接有从单相APF，所述继电器用于交替切换单相APF、从单相APF的运行。

更进一步地，所述报警模块包括LED灯和/或报警器，所述LED灯根据单相APF发出的信号闪烁，所述报警器根据单相APF发出的信号发出警报信号。

更进一步地，所述LED灯、报警器的数目至少为一个，且所述LED灯的颜色至少为一种

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型主要由主控制器、N个单相APF和N个从控制器组成，结构简单，易于操作，其中一个APF模块由一个单相APF和一个从控制器组合共同组合构成，且主控制器和APF模块电性连接，模块化的结构使得APF平台适用于单相、三相三线制、三相四线制等不同的电网系统，扩容方便、应用范围广，对于大容量需求场合，可以便捷地加入APF模块，实现并联扩容；

(2)本实用新型的主控制器输出端电性连接有一个显示模块，该显示模块可接收处理主控制器输送的信号，从而便于观察、控制该有源电力滤波器的整体运行状态，同时也可更加快捷的获得所需数据；

(3)本实用新型设置有报警模块和继电器，从控制器、单相APF均与报警模块电性连接，而继电器则设置在从控制器和单相APF之间，从而从控制器可控制单相APF、继电器和报警模块的运行，当单相APF发生故障时，报警模块将发出警示，提醒工作人员及时检修，同时继电器将切断从控制器和单相APF之间的联系，避免了对装置整体的损坏，同时报警模块还将显示单相APF中相应的损坏部件，帮助工作人员进行完成检修，减少了检修时间，提高了工作效率；

(4)本实用新型的从单相APF作为备用单相APF进行使用，从单相APF电性连接继电器，当单相APF损坏时，继电器将切断从控制器和单相APF之间的联系，将从控制器和从单相APF进行联系，保证了装置的正常运行，当单相APF正常检修时，装置仍可正常运行，为装置的整体运行提供了基本保障，也提高了工作效率；

(5)本实用新型的报警模块包括LED灯和/或报警器，且单相APF、LED灯和/或报警器依次电性连接，当单相APF发生故障，单片机将控制LED灯和/或报警器进行工作，通过LED灯和/或报警器的运行，可以及时得知检修的信号，也能够更加快捷对单相APF的故障进行排查。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的模块化APF的结构框图；

图2为本实用新型实施例2中的单相APF的结构框图；

图3为本实用新型实施例3中的多相APF的结构框图。

具体实施方式

为了更加清楚地描述本发明，下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

参考图1，本实施例的一种模块化有源电力滤波器，主要由一个主控制器和N个APF模块共同组成，N为自然数且N≥2，本实施例的滤波器结构简单，易于操作，其中APF模块由一个单相APF和一个从控制器共同组成，在APF模块中从控制器电性连接单相APF，这是为了保证在一个APF模块中，每个从控制器都只控制相应的单相APF的运行状态，而每个APF模块都电性连接同一个主控制器，即每个从控制器均电性连接同一个主控制器，无论从控制器数目有多少，运行如何，均由主控制器统一控制其运行的状态及控制程序等。

在主控制器的输出端处电性连接有一个显示模块，其中主控制器输送的信号都将输送在这显示模块中，显示模块会对其进行判断处理，将其结果显示出来，从而便于观察、控制该有源电力滤波器的整体运行状态，同时也可更加快捷的获得所需数据。

实施例2

参考图2和图3，实施例2设计的是一种模块化有源电力滤波器，其基本结构同实施例1，其不同之处在于，每个APF模块中除了一个单相APF和一个从控制器，还设置有一个报警模块，其中从控制器与单相APF、报警模块之间均存在电性连接关系，即从控制器的输出端电性连接单相APF的输入端和报警模块的输入端，同时单相APF的输出端也电性连接报警模块的输入端，从控制器分别发送信号至单相APF与报警模块中，在单相APF运行的过程中，单相APF中正在运行的信号也将发送至报警模块中，报警模块通过判断从控制器发送的信号与单相APF中正在运行的信号是否相同，来判断单相APF运行的状态是否正确，若两者不相同，报警模块将发出警报，以提示工作人员进行检修。

每个APF模块中还包括继电器和从单相APF，即从控制器的输出端电性连接继电器的输入端和报警模块的输入端，继电器的输出端电性连接单相APF的输入端和从单相APF的输入端，同时单相APF的输出端也电性连接报警模块的输入端，而报警模块的输出端也电性连接继电器的输入端，继电器用于切换单相APF和从单相APF两者之间的运行，单相APF和从单相APF两者不可同时运行，当报警模块发现单相APF在运行的过程中发生故障，继电器将停止单相APF的运行，而将从单相APF启动，以替代单相APF的运行，保证装置整体的正常运行。

实施例3

实施例3设计的是一种模块化有源电力滤波器，其基本结构同实施例1，其不同之处在于，报警模块为一个LED灯，且LED灯由从控制器进行控制，当单相APF发出故障或是运行状态错误时，LED灯将发出白光，其中白光表示单相APF需要进行检修，此时继电器将关闭单相APF，转而启动从单相APF；

当单相APF在检修时，若LED灯发出红光，则表示单相APF中的第一个拓扑发生故障，若LED灯发出绿光，则表示单相APF中的第二个拓扑发生故障，以此类推，通过LED灯发出的光芒颜色判断单相APF中发生故障的拓扑，减少了检修的时间，提高了工作效率。

实施例4

实施例4设计的是一种模块化有源电力滤波器，其基本结构同实施例1，其不同之处在于，报警模块为一个报警器，且报警器由从控制器进行控制，当单相APF发出故障或是运行状态错误时，报警器将长时间发出警报信号，以表示单相APF需要进行检修，此时继电器将关闭单相APF，转而启动从单相APF。

单相APF在检修时，若报警器只发出一次警报信号，则表示单相APF中的第一个拓扑发生故障，若报警器发出两次警报信号，则表示单相APF中的第二个拓扑发生故障，以此类推，通过报警器发出的警报信号的次数判断单相APF中发生故障拓扑的具体位置。

实施例5

实施例5设计的是一种模块化有源电力滤波器，其基本结构同实施例1，其不同之处在于，报警模块为4个LED灯和4个报警器，且4个LED灯和4个报警器均由从控制器进行控制，当单相APF发出故障或是运行状态错误时，报警器将长时间发出警报信号，而LED灯将长时间发出白光，以表示单相APF需要进行检修，此时继电器将关闭单相APF，转而启动从单相APF；

单相APF在检修时，若一个报警器发出警报信号、一个LED灯闪烁，则表示单相APF中的第一个拓扑发生故障，若两个报警器发出警报信号、两个LED灯闪烁，则表示单相APF中的第二个拓扑发生故障，以此类推，通过报警器发出的警报信号的次数判断单相APF中发生故障拓扑的具体位置。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。