一种混合式滤波补偿装置的制作方法

本发明涉及一种混合滤波补偿装置，具体地说是一种混合式滤波补偿装置，即：无源滤波支路模块与有源滤波器的组合。

背景技术：

目前，随着电力电子技术的日新月异，现有的低压无功功率补偿设备由于结构、功能单一，不能灵活改变补偿方式或者增减补偿容量。如变频调速设备，变频电机启动设备，中频炉，电弧焊机，家用电气，电子器具等，一般都会导致电流电压波形畸变，出现高次谐波。并且有的用电设备在一定时期内负荷增加或减少，普通的补偿不但无法随时满足增加或减少滤波补偿容量的效果，而且可能导致电网谐波畸变率增加，严重干扰、污染电网的正常运行。

特别是近年来一部分电源设备，由于技术的进步无功功率有明显降低，COSØ能始终保持在0.98以上，电流谐波畸变率在20-30%之间，无源滤波器在投入的时虽然滤除大部分谐波；但会在滤除谐波的同时也补偿了功率因数，从而导致电路无功功率过补。本装置的目的是在保证治理谐波的同时，解决无功功率过补的问题；在滤波回路前加装并联电抗器输出感性无功，目的是抵消电容器投入后的容性无功，功率因数在电容器投入后不过补。有源滤波支路的加入目的是进一步提高整机的谐波滤除率。与单纯使用有源滤波器相比具有投资低，可靠性高的优点。

有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。但是价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的单台有源滤波装置容量不超过600A。其运行可靠性也不及无源滤波装置。随着近年来电力电子技术的进步，目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源+无源混合型，即无源进行大容量的滤波补偿，有源进行微调。有源+无源混合电力滤波是将APF和无源滤波相结合，利用无源设备来处理较大容量部分、而利用有源技术改善无源部件的补偿效果和动态性能，共同达到良好的补偿目的；同时，有效地减小了有源部分的容量，以节省APF容量过大而增加的成本。

技术实现要素：

本发明是针对现有技术的不足，提供一种混合式滤波补偿装置，该装置通过信号采集模块，采集供电电源与有源电力滤波补偿模块和无源滤波器补偿模块并联后与非线性负载串联。其中LC无源滤波补偿模块主要起到谐波和无功补偿的作用；并联电抗器并联在主回路作用是输出感性无功抵消滤波回路多余的无功功率，保证滤波的同时功率因数不过补；而有源电力滤波补偿模块部分所补偿的对象是无源滤波补偿模块滤除之后剩余的系统谐波电流，这时系统电流中的谐波含量大大减少，因此，对有源电力滤波补偿模块的容量要求不高，并且有源滤波模块还能对LC无源滤波补偿模的滤波特性起到改善作用，克服其易受电网阻抗影响和易与电网阻抗发生谐振的缺点。不易受电网阻抗干扰，每个部件独立安装，调试方便、便于现场维修拆卸和更换。

本发明的技术方案是：一种混合式滤波补偿装置，包括电网侧信号采集模块、负载侧信号采集模块、无源滤波补偿模块、并联电抗器、有源滤波模块、触摸屏控制器和负载；其特征在于：所述电网侧信号采集模块把电网侧的电流电压互感器CT1上检测的信号发送给无源滤波补偿模块，负载侧信号采集模块将负载侧电流电压互感器CT2检测的信号发送给有源滤波模块；在电网侧与负载侧之间的主回路上连接有刀开关QK，刀开关QK的出线端连接有三只熔断器（FU1、FU2、FU3）、三只熔断器通过主回路分别与并联电抗器L、无源滤波补偿模块、有源滤波模块、触摸屏控制器连接,主回路与无源滤波补偿模块进线端之间安装有断路器QF1，触摸屏控制器通过485通信总线分别与无源滤波补偿模块和有源滤波模块连接。

所述无源滤波补偿模块与有源滤波模块并联连接。

所述无源滤波补偿模块中并联有5次、7次、11次无源滤波补偿模块。

所述并联电抗器并联于主回路系统。

所述触摸屏控制器采用CKKBcICMS触摸屏控制器，该触摸屏控制器集成监测控制为一体的触摸屏控制器器（8英寸触摸彩屏）。

通过以上技术方案，本发明产生的有益效果是：一种混合式滤波补偿装置，通过采用有源滤波模块和无源滤波补偿模块的组合方式，负载侧的谐波电流先经过有源电力滤波补偿模块组过滤谐波，再通过无源滤波补偿模块进行滤波补偿，同时投入的并联电抗器用于抵消滤波支路产生的容性无功，避免了无功功率的过补。本无源滤波补偿模块可以将每个模块按需投切，可以利用触摸屏控制器跟踪系统谐波及无功负荷的变化，自动判断投切，优化滤波支路投入，从而使系统的谐波滤除效果保持为最佳状态，同时触摸屏控制器提供485接口，方便组网后远程监控，保证整套无功补偿模块组和滤波补偿装置及电网的安全运行。以实现三相滤波，满足不同用电设备的谐波补偿方式和补偿容量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明的电路原理图。

在图1和图2中，1.主回路，2电网侧信号采集模块，3.负载侧信号采集模块，4负载.5主回路，6.熔断器，7.并联电抗器，8.无源滤波补偿模块，9. 触摸屏控制器，10.有源滤波模块， CT1.电网侧电流电压检测互感器，CT2.负载侧电流电压检测互感器，QK.刀开关，QF1.断路器。

具体实施方式

本发明的实施方式参照图1和图2，一种混合式滤波补偿装置，在电网侧安装有电网侧电流电压检测互感器CT1，电网侧信号采集模块2分别与电网侧电流电压检测互感器和无源滤波补偿模块8连接。在负载侧安装有负载侧电流电压检测互感器CT2，负载侧信号采集模块3分别与负载侧电流电压检测互感器CT2和有源滤波模块10连接。在电网侧与负载侧之间的主回路5上安装有刀开关QK，刀开关QK与电源主回路5之间安装有三只熔断器6（第一熔断器FU1、第二熔断器FU2、第三熔断器FU3），电源主回路5的出线端分别连接的有无源滤波补偿模块8，并联电抗器7和有源滤波模块10，触摸屏控制器9分别与无源滤波补偿模块8和有源滤波模块10连接，在第一熔断器FU1与无源滤波补偿模块8之间安装有断路器QF1.

电网侧信号采集模块2把电网侧的电流电压互感器CT1上检测的信号发送给无源滤波补偿模块8，电网侧信号采集模块2将负载侧电流电压互感器CT2上检测的信号发送给有源滤波模块10，并联电抗器7并联于主回路系统输出感性无功，用于抵消滤波补偿支路产生的容性无功功率；触摸屏控制器9采用嵌入式CPU为核心的高性能一体化模块，通过485通信总线分别与无源滤波补偿模块8和有源滤波模块10连接。

本发明无源滤波补偿模块8与有源滤波模块10并联连接。

本发明所述无源滤波补偿模块中并联有5次、7次、11次无源滤波补偿模块。用于主回路系统5次、7次、11次谐波滤除。

本发明有源滤波模块10所补偿的对象是无源滤波补偿模块滤除之后剩余的电源系统谐波电流，提高本装置谐波的滤除率，根据电源系统的需要，可以在电路中并联多只有源滤波模块

本发明的目的是在保证治理电网谐波的同时，解决无功功率过补的问题；在滤波回路前加装并联电抗器输出感性无功，目的是抵消电容器投入后的容性无功，功率因数在电容器投入后不过补。有源滤波支路的加入目的是进一步提高整机的谐波滤除率。与单纯使用有源滤波器相比具有投资低，可靠性高的优点，既可以分补又可以共补。

本发明电网侧电流电压互感器CT1检测的信号发送给电网侧信号采集模块2，负载侧电流电压互感器CT2检测的信号发送给负载侧信号采集模块3，根据电网中负载4的功率因数及谐波含量的变化控制内部的无功补偿模块8与有源滤波模块10对系统进行无功补偿及有源滤波，通过触摸屏控制器9计算，计算出无功补偿与有源滤波的最好方案，对系统进行有效的电能质量管理。

本发明采用CKKBcICMS触摸屏控制器集成监测控制（8英寸触摸彩屏），为一综合无功补偿控制器，集成控制APF及LC的运行状态和监测APF的运行数据功能。对电网电压、电流、频率功率因数、有功功率、无功功率和谐波信息进行实时数据监测及显示。还具备告警信息、操作记录、APF及LC的运行投切状况记录。同时还具有过欠压、过欠频、缺相、过载、过温、谐波电压超标保护功能。远程通讯功能可提供485接口、网口、USB接口，三相共补、三相分补、混合补偿可自由设定。