专利名称：有源电力滤波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种有效消除电网谐波的装置，属于一种有源电力滤波装置。
背景技术：
随着电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波电流和无功电流大量注入电网，引起的危害日益严重。谐波电流使损耗加大，发热严重，设备寿命缩短，设备事故频繁，危及电力系统和通信系统的安全运行，而且功率因数严重不足，电能质量恶化，电能利用率大大降低，造成经济损失严重。因此，治理谐波和补偿无功已成为当前电力电子技术、电力系统、电气自动化、理论电工等领域的重要研究课题。一直以来，人们普遍采用无源滤波装置来吸收谐波源(非线形负荷)所产生的谐波电流。传统的LC无源滤波器(简称PF)可以有效消除谐波的危害，但是这种装置本身存在着许多的不足与缺陷如无源电力滤波装置指针对特定的频率的谐波；存在着与电网发生谐振的可能性；对电网阻抗和频率的变化十分敏感；体积大、损耗大等。现在，许多专家学者和工程技术人员都在研究动态可调的装置来解决电能质量问题。其中最具代表性的就是有源电力滤波(简称APF)。有源电力滤波技术作用为改善供电质量的一关键技术，在国外已经有了实际运用，国内对有源滤波装置的研究目前基本还处于技术研究阶段，本申请人开发出的有源电力滤波装置，把测量电网或谐波发生源(非线形负荷)的电流信号，通过计算得出其中的谐波成分，最后产生一个与谐波反相等幅的的谐波电流与之抵消，从而达到消除谐波的目的。该装置在实际使用中，某些负荷会发生功率突变，会频繁出现其功率超过额定容量的情况，影响有源电力滤波装置工作的稳定性。例如不锈钢轧延机，其工作很不稳定，工作电流频繁突变。一台400KW的轧延机，正常工作电流为600A左右。当轧延的不锈钢板材厚度不均，或有小的突起，其工作电流会由600A迅速上升到1000A左右，工作电流中包含的谐波电流也会超过有源电力滤波装置的额定值，必然造成有源电力滤波装置的频繁跳闸停机，这是安全生产所不允许的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能在自动跟踪负荷变化中稳定运行的有源电力滤波装置。
本实用新型的目的是这样实现的，它是包括电流转换电路、与电流转换电路连接的指令电流运算电路、补偿电流发生电路，还包括在指令电流运算电路和补偿电流发生电路之间连接的自动限幅电路；自动限幅电路是限定指令电流运算电路中的输出电压幅值，本实用新型的谐波输出量是由谐波源中检测出的谐波电流信号决定的。由于有了自动限幅电路，当检测的谐波源电流信号大于有源电力滤波装置额定值时，限制其信号幅值，从而限制了检测信号中的谐波成分的绝对量，这样，也就限制了有源电力滤波系统的输出电流，不会发生过流保护动作而停机的情况。负荷突变过后，有源电力滤波装置自动恢复正常状态，这样既保证有源电力滤波装置发挥最好的滤波效益，又能使生产安全稳定运行，实现无人值班的管理。
图1为本实用新型实施例的原理框图图2为本实用新型实施例的检测电流的部分电路连接自动限幅电路的原理图图3为本实用新型实施例无自动限幅电路时的监测节点TP31的电压信号变化的波形图图4为本实用新型实施例有自动限幅电路时的监测节点TP31的电压信号变化的波形图图中1-电流转换电路2-指令电流运算电路3-自动限幅电路4-补偿电流发生电路5-显示及操作控制器*ih-谐波电流检测信号ih′-补偿谐波电流CT-电流互感器RH3-可调电阻R-电阻U1-熔断器U2-熔断器WD1-稳压二极管WD2-稳压二极管U-电压幅值T-时间TP31-监测节点具体实施方式
参照图1，本实施例是由电流转换电路1、指令电流运算电路2，补偿电流发生电路4、指令电流运算电路2与补偿电流发生电路4之间连接的自动限幅电路3，指令电流运算电路连接的显示及操作控制器5组成。所述的电流转换电路1，是指将电流互感器二次测取得的谐波电流检测信号*ih、各电能参数量、各保护信号经过电流/电压及数字/模拟变换成有源电力滤波装置适用的负荷电流信号。所述的指令电流运算电路2的核心作用是检测补偿对象的谐波电流，因此也被称为谐波电流检测电路。所述的补偿电流发生电路4的作用是根据指令电流运算电路2得出的补偿电流指令信号产生实际的补偿电流。补偿电流发生电路4由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成。主电路是采用PWM变流器，PWM变流器为电压型由三相IGBT智能功率模块和与之相连的电容和滤波用三相电感组成。主电路输出的补偿谐波电流ih′输入到电网与谐波抵消。参照图2，电流互感器CT和可调电阻RH3以及电阻R构成一个放大器，可调电阻RH3一端与电阻R一端连接的监测节点TP31为输出信号测试点，用于监测信号；电流互感器CT次级线圈一端与监测节点TP31之间串联熔断器U1，可调电阻RH3另一端串联熔断器U2，起过流保护作用。自动限幅电路3是由在可调电阻RH3两端并接了两个反接的稳压二极管WD1、WD2构成。若定义放大比例为600A/5V，从谐波源(负载)检测到的电流通过电流互感器CT进一步提高载荷能力，经过可调电阻RH3变换放大后，将600A等级的电流信号变换为5V的电压信号。在无自动限幅电路时，当谐波源的电流增大时，监测节点TP31的电压信号波形也同步升高。当谐波源的电流超过600A时，监测节点TP31的电压也会超过5V，监测节点TP31的电压信号波形如图3所示。接入无自动限幅电路后，当谐波源的电流增大时，监测节点TP31的电压信号波形也同步升高。当谐波源的电流超过600A时，监测节点TP31的电压被限定在5V内，监测节点TP31的电压信号波形如图4所示。从而使信号电压幅值限定在稳压二极管的稳定范围内。自动限幅电路，是保证有源电力滤波装置在额定容量范围内正常运行，一旦负荷突然变大，(如轧机板材卡塞，轧延过程频繁点动)指令电流会自动限幅，将其限制在最大值下，不致造成有源电力滤波装置过流跳闸。突变过后，有源电力滤波装置自动恢复正常状态。
权利要求1.一种有源电力滤波装置，它是包括电流转换电路、与电流转换电路连接的指令电流运算电路、补偿电流发生电路，指令电流运算电路连接的显示及操作控制器，其特征是还包括在指令电流运算电路(2)和补偿电流发生电路(4)之间连接的自动限幅电路(3)，自动限幅电路(3)是限定指令电流运算电路的输出信号电压幅值。
2.根据权利要求1所述的有源电力滤波装置，其特征是所述的自动限幅电路(3)是在指令电流运算电路中的可调电阻(RH3)两端并接的两个反接稳压二极管(WD1、WD2)构成。
专利摘要本实用新型公开了一种有源电力滤波装置，它是包括电流转换电路、与电流转换电路连接的指令电流运算电路、补偿电流发生电路，指令电流运算电路连接的显示及操作控制器，还包括在指令电流运算电路和补偿电流发生电路之间连接的自动限幅电路，自动限幅电路是限定指令电流运算电路的输出信号电压幅值。本实用新型具有在额定容量范围内正常运行，一旦负荷突然变大，指令电流会被自动限幅，将其限制在最大值下，不致造成有源电力滤波装置过流跳闸。突变过后，有源电力滤波装置自动恢复正常状态的特点。
文档编号H02J3/01GK2718881SQ20042007176
公开日2005年8月17日 申请日期2004年7月21日 优先权日2004年7月21日
发明者龙绍清, 郭耀粤, 李润泉 申请人:麦德志, 龙绍清, 郭耀粤