一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置的制作方法

本实用新型属于电能质量调节器领域，具体涉及一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置。

背景技术：

随着电力电子技术在工业应用中的快速进步，电力电子装置等非线性负载的应用也变得日益广泛，导致电网中的谐波含量也不断提高；在无功补偿方面，很多配电网末端的用户都广泛的采用就地补偿的方式来获取无功功率；因此，需要在配电网的末端装设无功补偿和谐波治理的装置。

磁控电抗器是一种无功补偿装置，它具有可靠性高、占地面积小、造价低等优点，但其励磁速度缓慢，进而导致响应时间过长，并且在运行时会产生谐波；有源滤波器是一种动态补偿谐波和无功的装置，当有源滤波器仅用于补偿谐波时，其输出电流较小，但使用有源滤波器来补偿无功时，需要其能够发出较大的电流来抵消无功电流，这样就要求有源滤波器具备较大的容量，这样会使得成本提高，所以限制了它的应用。

技术实现要素：

本实用新型针对磁控电抗器励磁速度慢、运行时会产生谐波，有源滤波器不适合发出无功功率的缺陷，提出了一种通过有源滤波器直流侧电容器放电，帮助磁控电抗器励磁的有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置。

本实用新型所涉及的一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置的技术方案如下：

本实用新型所涉及的一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置，所述电能质量调节装置包括有源滤波器、电容器、降压斩波电路、磁控电抗器、采样电路、FPGA控制器、STM32单片机；所述有源滤波器、电容器和降压斩波电路从左到右依次连接，所述有源滤波器还与配电网连接，所述降压斩波电路的输出端通过一个限流电阻接入磁控电抗器的控制绕组上，所述磁控电抗器的工作绕组连接到负载前端；所述采样电路的输入分别连接负载侧的线路和磁控电抗器的控制绕组，所述采样电路输出连接到FPGA控制器，所述FPGA控制器通过数据总线与STM32单片机连接，所述FPGA控制器的输出连接到降压斩波电路的控制信号输入端。

进一步地：所述电容器不仅通过降压斩波电路连接到磁控电抗器的控制绕组上，来达到加快磁控电抗器励磁速度的目的；而且连接在有源滤波器上，用来给电容器充电，并作为有源滤波器工作的电源。

进一步地：所述磁控电抗器通过降压斩波电路中的IGBT开关信号的占空比来控制磁控电抗器中控制绕组的电流的大小，来达到控制磁控电抗器输出容量的目的。

进一步地：所述磁控电抗器属于他励式磁控电抗器，具有三铁芯柱结构，两侧的铁芯上绕有工作绕组，与负载连接；中间的铁芯上绕控制绕组，接在降压斩波电路的输出端。

进一步地：所述FPGA控制器的输入与采样电路连接，所述FPGA控制器的输出与降压斩波电路的控制信号输入端连接，还通过一条数据总线与STM32单片机连接。

本实用新型所涉及的一种有源电力滤波器稳压充电装置的有益效果是：

第一，本实用新型涉及的一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置，采用有源滤波器与磁控电抗器联合运行的方式，通过有源滤波器直流侧的电容器对磁控电抗器的控制绕组放电，来加快励磁速度，使负载所需无功功率发生变化时，磁控电抗器可以快速响应。

第二，本实用新型涉及的一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置，采用了他励式磁控电抗器进行无功补偿，将有源滤波器直流侧的电容器作为控制绕组的激励源，相较于自励式磁控电抗器，由于没有使用晶闸管，所以仅会产生少量的谐波，反馈回电网时被有源滤波器吸收。

附图说明

图1为电能质量调节装置的结构示意图；

图2为图1的控制流程图；

图中，1为有源滤波器、2为电容器、3为降压斩波电路、4为磁控电抗器、5为采样电路、6为FPGA控制器、7为STM32单片机。

具体实施方式

结合图1说明本实用新型的具体实施方式，本实施方式所涉及的一种有源滤波器与磁控电抗器联合运行的电能质量调节装置，所述电能质量调节装置包括有源滤波器1、电容器2、降压斩波电路3、磁控电抗器4、采样电路5、FPGA控制器6、STM32单片机7；所述有源滤波器1、电容器2和降压斩波电路3从左到右依次连接，所述有源滤波器1还与配电网连接，所述降压斩波电路3的输出端通过一个限流电阻接入磁控电抗器4的控制绕组上，所述磁控电抗器4的工作绕组连接到负载前端；所述采样电路5的输入分别连接负载侧的线路和磁控电抗器4的控制绕组，所述采样电路5输出连接到FPGA控制器6，所述FPGA控制器6通过数据总线与STM32单片机7连接，所述FPGA控制器6的输出连接到降压斩波电路3的控制信号输入端。

更为具体地：所述电容器2不仅通过降压斩波电路3连接到磁控电抗器4的控制绕组上，来达到加快磁控电抗器4励磁速度的目的；而且连接在有源滤波器1上，用来给电容器2充电，并作为有源滤波器1工作的电源。

更为具体地：所述磁控电抗器4通过降压斩波电路3中的IGBT开关信号的占空比来控制降压斩波电路3输出电压大小，再通过一个限流电阻将电压转换为磁控电抗器4中控制绕组上恒定的电流，来达到控制磁控电抗器4输出容量的目的。

更为具体地：所述磁控电抗器4属于他励式磁控电抗器，具有三铁芯柱结构，两侧的铁芯上绕有工作绕组，与负载连接，用来进行无功补偿；中间的铁芯上绕控制绕组，接在降压斩波电路的输出端，通过改变激磁电流的大小，来控制工作绕组输出的容量。

更为具体地：有源滤波器1与配电网连接，用来补偿磁控电抗器4以及负载产生的谐波，同时还用来吸收有功功率给电容充电，使电容器2上的电压时刻稳定在720V左右。

结合图1和图2说明本实施方式的具体工作过程：

第一步，当负载的无功功率发生变化时，采样电路5将负载电流和电压的数据进行A/D转换后，把采样结果发送给FPGA控制器6。

第二步，FPGA控制器6根据负载的电流和电压计算出负载的无功功率，并向降压斩波电路3发出相应占空比的PWM信号。

第三步，降压斩波电路3在不同占空比的PWM信号的控制下，会将电容器2上的较大的直流电压降低为恒定大小的直流电压，再通过一个限流电流将电压转换为电流输出到磁控电抗器5控制绕组上，利用直流偏磁的原理，改变磁控电抗器5的电感量，进而使得工作绕组能够发出相应容量的无功功率。

第四步，有源滤波器1的输入连接在电容器2上，输出连接在靠近电网侧的线路上，将磁控电抗器5发出的少量谐波滤除，避免其进入电网。

第五步，FPGA控制器6还通过一条数据总线与STM32单片机7连接，STM32单片机7在总线接收到数据后，通过RS232接口与装置外部的显示屏通信，使显示屏能够实时对系统运行参数进行监控。