一种抑制谐波式智能综合补偿装置的制作方法

本发明属于电路滤波，尤其涉及一种抑制谐波式智能综合补偿装置。

背景技术：

1、谐波是一系列的正弦波，其频率是基波的整数倍这一系列的正弦波中，存在无数种频率不同、幅值不同的频率波，这些正弦波会造成电力系统中的正弦电流以及电力系统电压不对称，对系统造成非常严重的危害。

2、申请号为202110764404.8的中国专利公开了一种抑制谐波式智能综合补偿装置，包括无源模块和有源模块，所述无源模块包括若干组晶闸管投切电容器，单组所述晶闸管投切电容器由补偿电容器和晶闸管构成，若干组所述晶闸管投切电容器通过接触器与电网实现并联连接；所述有源模块包括三相全桥逆变器，所述三相全桥逆变器输出端通过第一电感与电网连接；当工作时，由无源模块自动分级的补偿无功，剩余少量无功可由有源模块进行补偿，无源模块用以滤除负载上的谐波电流，并使得电网电流仅含有与电网电压相同相位的基波正序分量。本发明采用有源模块和无源模块的联动运行，具有更高的稳态精度和动态响应速度，提高电力系统稳定性，优化电能质量。

3、该现有技术的问题是，在有源模块或无源模块损坏后，在无人值守的环境中，损坏后难以修复，则难以实现稳定的滤波效果。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抑制谐波式智能综合补偿装置，具备稳定滤波的优点，解决了现有技术中在有源模块或无源模块损坏后，在无人值守的环境中，损坏后难以修复，则难以实现稳定的滤波效果的问题。

2、本发明是这样实现的，一种抑制谐波式智能综合补偿装置，包括无源滤波模块和有源滤波模块，所述无源滤波模块串联有第一开关，构成能断开的无源滤波模块；

3、所述有源滤波模块串联有第二开关，构成能断开的有源滤波模块；

4、所述能断开的无源滤波模块和所述能断开的有源滤波模块并联，并且均并联于电网；所述第一开关或第二开关处于断开状态；

5、还包括用于检测电网谐波的第一谐波检测器，当所述第一谐波检测器的检测值大于预设值时，通过第一控制器控制当前导通的开关断开，并控制当前断开的开关导通。

6、作为本发明优选的，所述第二开关处于导通状态，所述第一开关处于断开状态；

7、当所述第一谐波检测器的检测值大于预设值时，通过第一控制器控制第二开关断开，并控制第一开关导通。

8、在该设置中，所述第二开关处于导通状态，所述第一开关处于断开状态时，使用有源滤波模块对抑制电网中的谐波，从而提高电网的输电质量。当有源滤波模块损坏时，所述第一谐波检测器的检测值大于预设值，此时第一谐波检测器通过第一控制器控制第二开关断开，并控制第一开关导通，从而使无源滤波模块抑制电网中的谐波，从而不会显著降低电网的输电质量。本设备提供的技术方案，提高了抑制谐波的稳定性，适用于长期无人值守的工作环境中。

9、作为本发明优选的，所述第一开关处于导通状态，所述第二开关处于断开状态；

10、当所述第一谐波检测器的检测值大于预设值时，通过第一控制器控制第一开关断开，并控制第二开关导通。

11、在该设置中，所述第一开关处于导通状态，所述第二开关处于断开状态时，使用无源滤波模块对抑制电网中的谐波，从而提高电网的输电质量。当无源滤波模块因谐振或其他原因损坏时，所述第一谐波检测器的检测值大于预设值，此时第一谐波检测器通过第一控制器控制第一开关断开，并控制第二开关导通，从而使有源滤波模块抑制电网中的谐波，从而不会显著降低电网的输电质量。本设备提供的技术方案，提高了抑制谐波的稳定性，适用于长期无人值守的工作环境中。

12、进一步的，在进行滤波时，通常通过无源滤波器进行滤波，无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，仍是被广泛应用谐波治理方法。但是，无源滤波器的缺点是易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使lc滤波器过载甚至烧毁。发生并联谐振时，在电感和电容元件中流过很大的电流，因此会造成电路的熔断器熔断或烧毁电气设备的事故。

13、并联谐振的发生原因如下：在含有电阻、电感和电容的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相的，若调节电路参数或电源频率使电流与电源电压同相，电路呈电阻性，称这时电路的工作状态为谐振。在电感和电容并联的电路中，当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位，即电源电能全部为电阻消耗，成为电阻电路时，叫作并联谐振。

14、可通过以下方法减少无源滤波器的并联谐振问题：

15、作为本发明优选的，所述无源滤波模块包括：无源滤波器，并联于电网，用于抑制电路电流的谐波；

16、电压相位检测器，连接于电网，用于检测电网电压的相位；

17、电流相位检测器，连接于电网，用于检测电网电流的相位；

18、第一比较器，信号连接于所述电压相位检测器和所述电流相位检测器，用于比较电路电压的相位和电路电流的相位是否相同；

19、第一相位调节器，连接于第一比较器，用于调节电网电压的相位或电网电流的相位，使电网电压的相位和电网电流的相位不同。

20、通过该设置，可以减少无源滤波模块的并联谐振，防止无源滤波模块滤波时，谐波因并联谐振而被放大而导致无源滤波器过载甚至烧毁。

21、作为本发明优选的，所述第一相位调节器用于调节电路参数或电源频率，从而使电网电流与电网电压的相位不相同。

22、作为本发明优选的，所述无源滤波模块的上一节点还连接有能切换频率的滤波器。

23、能切换频率的滤波器能抑制电网电流的部分频率的谐波，降低无源滤波模块因谐振而过载的程度。

24、例如，能切换频率的滤波器设置为动态滤波器（晶闸管控制滤波器），可按预设顺序或随机滤除不同频率的谐波。

25、本设置的晶闸管控制滤波器采用晶闸管柔性投切技术，可有效的解决采用传统晶闸管电压过零投切技术时产生的过电压、过电流、暂态冲击等问题。充分解决了晶闸管触发可靠性低、波形畸变、晶闸管损坏的问题。

26、作为本发明优选的，所述无源滤波模块串联有抗谐振电抗器，使并联电容器的谐振频率低于最低次谐波的频率，避开谐振频率，可避免谐波放大。该设置适用于谐波含量少于30%的系统中。

27、进一步的，以下对本技术的有源滤波模块进行说明：

28、所述有源滤波模块包括有源滤波器，有源滤波器包括运算放大器、负电阻、负电容、负电感、频率变阻器、广义阻抗变换器、负阻抗变换器、正阻抗变换器、负阻抗倒置器、正阻抗倒置器、四种受控源，另外，还有病态元件极子和零子。可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收。

29、有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。有源滤波器之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服lc滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。三相电路瞬时无功功率理论是apf发展的主要基础理论；apf有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高。

30、有源滤波器的原理为：

31、有源滤波，对幅值和频率都变化的谐波及变化的无功进行补偿。利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。

32、有源滤波器在滤波时，会出现以下问题：若注入的电流的谐波与原有谐波电流的相位有偏差，则达不到有源动态滤波的效果。

33、作为本发明优选的，还包括用于调节有源滤波模块的电流相位的调节模块：

34、包括相位检测器、第二谐波检测器、智能判别器；

35、所述相位检测器用于检测电网中原始电流的相位；

36、所述第二谐波检测器用于检测有源滤波模块滤波后的电流中的谐波；

37、所述第二谐波检测器的输出端信号连接有所述智能判别器，所述智能判别器信号连接有第二控制器，所述第二控制器的输出端信号连接于所述有源滤波模块，所述第二控制器根据所述相位检测器检测的原始电流的相位和幅值，调节有源滤波模块向电网中输入的电流的相位和幅值。从而保证向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流。

38、一种抑制谐波式智能综合补偿装置的抑制谐波式智能综合补偿方法，包括以下步骤：

39、将所述第二开关设置为导通状态，所述第一开关设置为断开状态；

40、当所述第一谐波检测器的检测值大于预设值时，通过第一控制器控制第二开关断开，并控制第一开关导通所述第二开关处于导通状态，所述第一开关处于断开状态时，使用有源滤波模块对抑制电网中的谐波，从而提高电网的输电质量；

41、当有源滤波模块损坏时，所述第一谐波检测器的检测值大于预设值，此时第一谐波检测器通过第一控制器控制第二开关断开，并控制第一开关导通，从而使无源滤波模块抑制电网中的谐波。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

43、本发明中，所述第二开关处于导通状态，所述第一开关处于断开状态时，使用有源滤波模块对抑制电网中的谐波，从而提高电网的输电质量。当有源滤波模块损坏时，所述第一谐波检测器的检测值大于预设值，此时第一谐波检测器通过第一控制器控制第二开关断开，并控制第一开关导通，从而使无源滤波模块抑制电网中的谐波，从而不会显著降低电网的输电质量。本设备提供的技术方案，提高了抑制谐波的稳定性，适用于长期无人值守的工作环境中。