一种小容量有源滤波器的制作方法

本发明涉及有源滤波器，具体为一种小容量有源滤波器。

背景技术：

1、有源电力滤波器(apf)是一种新型电力电子设备，可用于动态抑制谐波、补偿无功。根据容量等级的大小，可将有源滤波器分为小容量有源滤波器和常规有源滤波器。其中，容量等级在15a以下小容量滤波器被广泛应用于就地治理滤波方案中。

2、对于小容量有源滤波器，其使用环境要求湿度在5％～95％之间，且不能有凝露。可是，在南方沿海城市，回南天时空气湿度可达到100％，并会自然形成凝露，这对滤波器的使用构成了威胁。另外，有源滤波器需要依赖电源工作，其内部的电子元件会产生热量，需要通过风冷散热。因此，有源滤波器不可避免地需要设置进出风口。但是，在回南天季节，使用风冷会将湿度过高的空气引入滤波器内部，导致凝露问题，从而可能导致短路或烧毁电子元件，影响滤波器的正常使用。

3、对此，一种常见的解决方案是在进风口处设置吸水滤芯，如活性炭、吸水棉等，以去除空气中的水分。这种方法成本低廉，易于实施。然而，随着吸水滤芯吸水量的增加，其除湿效果会逐渐降低，甚至完全失效。因此，在回南天季节，滤波器需要经常巡检，以及时更换吸水饱和的滤芯。可是，虽然回南天现象集中在每年的2月至5月期间出现，但其出现与否取决于暖空气的流动，天气预报也只能预报风向和温度，而不能直接预报回南天是否发生，于是南方沿海城市的用户对回南天往往缺乏准备，因此滤波器的巡检工作也很难安排。虽然可在2月至5月期间每天安排巡检以缓解问题，但会增加工人的劳动强度，而且如果当天没有回南天，则会浪费人力。另外，若是发现回南天后再安排巡检则为时已晚，滤波器内部极可能已经受到凝露的影响，因此必须先清除凝露，才能继续使用滤波器，这会影响终端设备的正常使用。

4、另一种解决方案是设置以ups供电的除湿器，并辅以湿度检测器。当湿度检测器检测到湿度超标时，控制系统可自动控制除湿器，以降低滤波器内的湿度。然而，有源滤波器风冷所需的进风量可高达44l/sec，即滤波器内的空气流动性强，流量大。因此，常规除湿器的除湿效率难以满足要求，可能导致仍然存在凝露问题。即使采用更大功率的除湿器来提高除湿效率，也将增加就地治理方案的成本，从而增大治理项目搁浅的风险。

5、为此，提出一种小容量有源滤波器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种小容量有源滤波器，以提高小容量有源滤波器在高湿度环境下的适用性。通过使从进气口通入滤波器的空气中的水分绕过其内部电子元件的方式，避免高湿空气中的水分在滤波器内部发生凝结，从而达到上述目的。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种小容量有源滤波器，包括滤波器本体，所述滤波器本体通过生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流并注入电网的方式，对谐波电流进行补偿或抵消，进而主动消除电力谐波；所述滤波器主体上开设有用于通风以实现散热的进风口和出风口；所述滤波器本体内转动安装有两个以电机驱动的卷筒，两个所述卷筒上共同固定安装有吸水布，两个卷筒相互配合以保证吸水布在两个卷筒之间绷直；所述吸水布布置在滤波器本体的进风口处，所述滤波器本体外部侧壁面的下端固定安装有与电机电性连接的湿度传感器；所述滤波器本体上设置有利用出风口的热空气烘干吸水布的烘干单元，所述滤波器主体内转动安装有多个用于将吸水布引导至烘干单元的滚筒；所述滤波器本体内固定安装有用于将吸水布与滤波器本体内的电子元件隔离的隔板，所述隔板上开设有通风口，所述吸水布仅在通风口处与滤波器本体内的电子元件连通；所述滤波器本体内设置有两个通过气动方式折叠或展开位于进风口部分的吸水布的收展装置，所述收展装置上和滤波器本体内共同设置有以气动方式锁止收展装置的锁定单元，且锁定单元与收展装置共用同一供气源。

4、当空气湿度达到95％时，湿度传感器会发送电信号给控制系统，以控制收展装置打开吸水布并覆盖住进风口。这样，进入滤波器主体内的潮湿空气中的过盈水分便会被吸水布吸收。然后，在电源驱动的两个卷筒的作用下，含水部分的吸水布会从进风口送至出风口。利用自出风口排出的相对温度较高的空气，含水的吸水布将得到烘干，同时利用排出空气的动能将蒸发的水汽吹离滤波器，从而保证滤波器内部空气的湿度符合要求。

5、当进风口处储备的吸水布用尽时，收卷在出风口的、已被烘干的吸水布则经由两个卷筒反转送回进风口，重复使用，从而降低设备的维护需求。当外部空气湿度低于95％时，湿度传感器会停止发送电信号，收展装置便会收回吸水布，将它折叠起来以减小进风口的风阻，最大程度的保证风冷效率。

6、需要说明的是，含水量大的空气密度较大，因此倾向于向低处沉积。为了快速响应并启动本发明，湿度传感器的探头应该位于滤波器本体外部侧壁面的下端。具体而言，应根据滤波器的实际安装位置确定湿度传感器的最佳安装位置，确保探头位于滤波器本体表面上高度最低的点，且不贴靠任何其他物体的表面。这样可以确保最快的响应时间和最准确的湿度控制效果。

7、此外，在滤波器本体内狭小的空间中运动的吸水布难免会受到滤波器内热量的影响，导致吸水布上的水分发生蒸发。这种蒸发水分可能再次凝结，给滤波器内部的电子元件造成损害。因此，本发明在滤波器本体中设置了隔板，将含水的吸水布与滤波器内的电子元件隔离开来，避免水在滤波器内再次凝结，对电子元件造成损害。在设计隔板时需要考虑安装的位置和材料的选择，以确保隔离效果最佳，同时还不会对其他部件的工作产生干扰。这样，设计的滤波器可以更加健康和稳定地运行，从而最大程度地确保电子元件处于安全和可靠的状态。

8、优选的，所述吸水布采用涤纶材料，且每根涤纶纤维沿其自身轴线方向设有用于利用毛细作用扩散水分的沟槽。

9、在常见的织物原料中，涤纶材料的回潮率最小，仅为0.4％。涤纶布吸水后，水分通常只停留在织物纤维的表面而不渗透到纤维内部，因此涤纶布具有快速干燥的特性。然而，涤纶材料的亲水性较差，其吸水率通常不足1％。为了改善这一情况，制造涤纶纤维时在其表面制造出轴向沟槽，以便在使用以此制成的涤纶布吸水时通过毛细作用快速吸收水分，并临时存储在沟槽中，从而提高吸水率至316％。此外，沟槽还可以引导水分向吸水布上的其他区域扩散，从而最大限度地利用表面积，提高蒸发效率。因此，吸水布在烘干单元中将可被迅速烘干。

10、优选的，所述收展装置包括固定安装在滤波器本体内部的十字杆，且十字杆的两端分别固定在滤波器本体内部的顶端和底端；所述十字杆上自上而下依次安装有滑块、竹节管和固定座，所述固定座固定安装在滤波器本体内部底端，所述滑块和竹节管均套设在十字杆上，且竹节管的两端分别固定在固定座顶端和滑块底端，所述滑块通过其上开设的十字形通孔与十字杆间隙配合，所述滑块、竹节管、固定座以及十字杆共同围成腔室，所述滤波器本体内安装有与湿度传感器电性连接的气泵，所述气泵用于向腔室内通入或抽出气体，所述滑块和固定座上分别转动安装有转动环，所述滑块和固定座上分别转动安装有夹紧轮，位于同一滑块或同一固定座上转动环和夹紧轮共同用于夹紧吸水布的边缘。

11、基于此方案，当空气湿度大于95％时，收展装置展开吸水布，气泵向由滑块、竹节管、固定座以及十字杆共同围成的腔室内通入气体，从而使得被滑块沿十字杆自下而上滑动。于是，转动环和夹紧轮夹着吸水布自下而上展开，以使得吸水布覆盖进风口。由此，从进风口进入滤波器内部的空气须穿过吸水布。在此穿越过程中，吸水布吸除空气中过盈的水分。而当空气湿度小于95％时，收展装置将吸水布折叠收起，以减小进风口的风阻，最大化风冷的效率。

12、值得说明的几点在于：其一，吸水布吸收水分的原理与回南天形成凝露的原因实际上是相同的，也就是热空气中的水分在遇到较低温度时会凝结。具体来说，当潮湿的热空气碰到温度较低的吸水布时，其中的水汽会冷却并凝结在吸水布上，这样吸水布就可以通过吸收和储存水汽来除去空气中多余的水分。因此，吸水布的温度应该与滤波器内部最冷构件的温度保持一致或更低，以确保穿过吸水布的空气不会在这些构件上产生凝露，从而避免滤波器内部的凝露形成。例如，将进风口处的卷筒安装于最远离滤波器内发热元件的角落。

13、其二，为了确保收展装置稳定可靠地运行，本发明采用了十字杆限制滑块的旋转，使滑块只能沿十字杆的轴线方向发生平移运动。这种构造可以避免竹节管在伸缩过程中因为扭转而变形。同时，由于十字杆具有特殊的截面形状，因此相比同体积的普通杆件，它可以在特定方向上承受更大的载荷，类似于工字钢的原理。又由于空气吹入进气口时对吸水布的作用力是固定的，因此，使用十字杆可以在使用最少的材料的前提下实现最大承载能力，从而有利于本发明设备的小型化和成本的节约。

14、其三，为了确保滑块在受到气泵作用时运动平稳，同一固定座上至少应该有三个与气泵连通的气孔。这些气孔应该均匀分布在固定座上并围绕十字杆的轴线布置。此外，从这些气孔中排出的气体应直接沿着滑块底部的法线方向喷射到滑块底部上，使滑块受到至少三个相同大小的推力而上升，于是滑块运动平稳，不易受到倾斜的干扰而导致滑动阻力增大。此外，这种设计也可以使泵入腔室的气体的速度快速衰减，从而防止高速气流造成竹节管的变形。

15、其四，选用竹节管的原因在于，竹节管在发生伸缩时具有特定的形变形式，这有助于减少构件之间的干涉。

16、其五，在滑块和十字杆之间需要预留一定的配合间隙，这样一来，滑块可以在十字杆上自由滑动，同时，当气泵充气或排气时，溢出或进入腔室的空气可以在该间隙内形成空气薄膜，从而减小滑块和十字杆之间的摩擦力，更有利于滑块的滑动。该配合间隙应该在0.5～1.5mm的范围内。如果间隙小于0.5mm，会导致构件制造成本增加，并且太小的间隙不利于形成空气薄膜。如果间隙大于1.5mm，十字杆对滑块的转动限制能力将会减弱，这不利于确保滑块具有确定的运动，也不利于锁块和锁孔的对齐和扣合。

17、优选的，所述锁定单元包括分别固定安装在固定座顶端和滤波器本体内部顶端的两个锁块，所述滑块上开设有锁孔，所述锁孔内固定安装有用于与锁块卡接配合以固定滑块的硅胶环，所述硅胶环与十字杆间隙配合，所述滤波器本体内部顶端设置有与滑块相互配合的微动开关，所述微动开关与气泵电性连接。

18、基于此设计，当气泵向腔室内注入气体以将滑块沿着十字杆向上移动到顶端时，滑块会触发微动开关，停止气泵的工作。滑块上的锁块与硅胶环扣在一起防止滑块沿着十字杆向下滑落，从而将滑块固定住。这种设计可以减少气泵在本发明工作过程中的工作时长，降低电力成本。

19、其中，由于机械振动和配合间隙的存在，锁块与硅胶环的卡接过程并不是每次都能做到相同动作的简单重复，因此很难确保它们的对齐。当硅胶环与锁块对齐时，锁块所受的力只有沿着十字杆轴向的正压力，但如果硅胶环与锁块的对齐关系因振动而偏移，那么硅胶环和锁块就不再对齐了，导致锁块在整个顶面上承受力的不平衡，可能会产生弯曲应力。因此，锁块可能发生弯折而失效，从而降低锁定单元的连接性能，最终影响整个设备的可靠性。为了解决这个问题，可将锁块以贴合十字杆侧壁外形的形状形成一个连续的环形整体，并通过过盈配合的方式与十字杆固定连接，以形成一个连续的环形整体，从而提高锁块的整体抗弯曲强度。在使用过程中，过盈连接方式也能使锁块得到来自十字杆的支撑，提高其抗弯曲能力，从而可以避免锁块在与锁孔配合时可能产生的弯曲破坏，最终保证整个设备在使用过程中的可靠性。

20、优选的，所述滑块和固定座上分别转动安装有两个支撑杆，两个所述支撑杆的另一端相互转动连接，当滑块向固定座方向移动时，两个所述支撑杆使吸水布发生对半折叠，所述滑块与其上的支撑杆的铰接点为a，所述固定座与其上的支撑杆的铰接点为b，两个所述支撑杆的铰接点为c，当滑块与固定座沿十字杆轴线方向的距离最大时，a、b间连线与十字杆轴线平行，且c不处于a、b的连线上。

21、当吸水布处于折叠状态下，进风口持续进风时，流动的空气会形成一个负压区，对吸水布产生吸力，使其摇摆不定，从而可能会与其他构件干涉。为了避免这种情况的发生，本发明设置了两个支撑杆。这两个支撑杆被安装在同一收展装置上，并被组成为一组支撑组件。当收展装置将吸水布收回时，相邻的两组支撑组件会向吸水布方向同时顶出，使得吸水布沿两个受顶点的连线对折，这保证了吸水布处于确定的折叠状态且占用尽可能少的高度空间，避免了吸水布与其他结构的干涉并防止吸水布被其他构件卡住，从而确保每次使用时吸水布都能正确展开。同时，需要注意，在滑块与固定座沿十字杆轴线方向的距离最大时，c点不应与a、b点共线，以避免连杆机构陷入死点，以确保机构的运动可靠。

22、另外，为实现对吸水布的对半折叠，可以采用一种优选的设计方法，即使用相同的规格和参数来设计两个支撑杆，这样两个支撑杆就可以采用完全相同的零部件。这种设计可以优化本发明的工艺性，在生产过程中更容易达到标准化和大规模生产。

23、优选的，所述固定座和滑块上均摆动安装有支座，两个所述夹紧轮分别转动安装在两个支座上，当吸水布在夹紧轮与转动环的配合间隙中运动时，所述支座沿吸水布的运动摆动以使夹紧轮可沿十字杆轴线方向展开吸水布。

24、在吸水布被收展装置完全展开之后，两个卷筒将驱动吸水布发生运动，此时吸水布在穿过夹紧轮与转动环之间的缝隙时，将沿着其运动方向而向夹紧轮施加力，此力将驱动夹紧轮发生摆动，进而使得夹紧轮在吸水布的布面上的速度方向与吸水布自身的运动速度方向呈一夹角，进而使得夹紧轮在转动时可提供一个促使吸水布展开的力，以保证吸水布不会在其宽度方向上脱离夹紧轮与转动环之间的间隙，进而保证夹紧轮与转动环始终可以夹紧吸水布。

25、优选的，所述烘干单元包括开设在滤波器主体外壳上与出风口同侧的壁面上的两个槽孔，所述吸水布依次穿过两个槽孔而具有位于滤波器本体外侧的部分，所述滤波器本体外侧安装有导引管，所述导引管用于引导出风口中排出的空气扫掠过吸水布位于滤波器本体外侧的部分。

26、吸水布通过两个卷筒的驱动作用和多个滚轮的引导，从滤波器进风口处吸收水分后，沿着滤波器外壳的外侧面展开。然后，通过导引管将出风口处的热空气引导着扫掠过吸水布的布面，使吸水布上的水分蒸发并被气流吹走，从而完成吸水布的干燥。

27、优选的，所述导引管内转动安装有多个用于改变吸水布运动方向的引导辊，多个所述引导辊均布置在导引管与吸水布的对应部分，且沿导引管的延申方向进行交错布置。

28、基于此设计，吸水布将在导引管内蜿蜒运动，这意味着，在两个槽孔之间的间距不变的前提下，吸水布处于导引管内的部分长度将可得到延长，进而获得更大的受烘干面积，有利于提高吸水布在烘干单元中所受的烘干效果。

29、优选的，所述隔板与进风口正对的部分设有向进风口突出的突出部，所述通风口开设在突出部上，所述吸水布展开时恰好与突出部贴合并将通风口完全覆盖。

30、基于本方案，可通过吸水布将通风口完全覆盖的方式，保证通入的空气中的过盈水分得以被吸水布充分析出。这是因为，从进风口通入的空气必须穿过隔板突出部上的通风口才可进入滤波器本体内部，而通过将吸水布覆盖在通风口上，则可使得通入的空气必须经过吸水布，避免潮湿空气绕过吸水布进入到滤波器内。同时，通入的空气的风力还可将吸水布抵在在隔板的突出部上，保证吸水布能够良好的覆盖住通风口，。另外，设置突出部还可在完全将通风口覆盖的前提下，减小吸水布与隔板之间的接触面积，从而减小两者之间的摩擦力，避免过多磨损吸水布。

31、综上所述，本发明相较于现有技术而言，所具备的优点在于：

32、1、提高小容量有源滤波器对高湿度环境下的适用性。通过使从进气口通入滤波器的空气中的水分绕过其内部电子元件的方式，避免高湿空气中的水分在滤波器内部发生凝结，从而避免凝露对滤波器内部电子元件的损害。为此，于有源滤波器内部，通过电力驱动的方式使吸水布在有源滤波器的进、出风口之间发生周期性的循环运动，以吸收自进风口进入的空气中的水分并将其运送至位于出风口处的烘干单元，最终让水分蒸发并离开滤波器。

33、2、通过设置收展装置，解决本发明在常规湿度条件下由于吸水布遮挡进风口而导致的通风阻力增加的问题，从而保证小容量有源滤波器在常规湿度环境下应用时的风冷效率。为此，以气动方式驱使位于进风口处的吸水布展开或折叠，从而达到在高湿度条件下展开吸水布展开以滤除进入有源滤波器的空气中的过盈水分，而在常规湿度条件下折叠吸水布以降低进风口的风阻以最大化有源滤波器的风冷效率。

34、3、通过在收展装置上设置两个支撑杆，解决了本发明的吸水布在折叠状态下受滤波器进风口负压区影响而导致其与其它构件存在干涉风险的问题，保证了本发明的稳定性。同时，通过对两个支撑杆采取完全相同的零件，使得本发明更易于实现标准化、批量化的生产。