一种有源电力滤波器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种有源电力滤波器，其包括主电路以及用于控制所述主电路的控制电路。所述主电路为四桥臂并联式的结构方式并输出八路电流信号与一路直流侧电压信号，所述控制电路包括对所述八路电流信号与所述一路直流侧电压信号进行信号调理的调理电路、信号处理电路、均与所述信号处理电路电性连接的驱动电路以及人机接口电路，所述调理电路电性连接于所述主电路与所述信号处理电路之间，所述调理电路包括电流信号调理电路，所述人机接口电路采用单片机控制键盘和显示器，并通过CAN总线与所述信号处理电路通讯以显示参数、修改参数。所述有源电力滤波器为四桥臂并联式有源电力滤波器，其解决三相四线制配电系统电流谐波问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种滤波器，尤其涉及一种有源电力滤波器。
技术介绍
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉、变频调速的传动装置等的应用)，电力系统谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。减小谐波影响可以从两方面入手一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。 常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。无源滤波器(PF:Passive Filter)也称为LC滤波器,是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、电网谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响。与无源滤波器对应的是有源滤波器(Active Power Filter,APF)，它有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M. Bird和J.F. Marsh的论文中。文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法，文中所述的方法被认为是最早的有源滤波器思想。1971年日本的H. Sasaki和T. Machida完整描述了有源电力滤波器的基本原理。1976年美国西屋电气公司的L. Gyugyi和E. C. Strycula提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。然而，在20世纪70年代由于缺少大功率可关断器件，有源电力滤波器除了在少数的实验室研究外，几乎没有任何进展。进入20世纪80年代以来，新型半导体器件的出现，PWM技术的发展，尤其是1983年日本的H. Akagi等人提出了 “三相电路瞬时无功功率理论”，以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在三相有源电力滤波器中得到了成功的应用，极大促进了有源电力滤波器的发展。与无源滤波器相比，有源滤波器是一种主动型的补偿装置，具有较好的动态性能。有源电力滤波器是近年来电力电子领域的热门话题。目前，有源滤波技术已在日本、美国等少数工业发达国家得到应用，有工业装置投入运行；国内对有源电力滤波器的研究尚处于起步阶段。根据接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为串联型、并联型和混合型三大类。每一种类型的有源电力滤波器结构不同，因而其工作原理、特性也各不同。串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此损耗较大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较并联型有源电力滤波器复杂。串-并联型有源电力滤波器综合了串联型和并联型两种结构，共同组成一个完整的用户电力装置来解决电能质量的综合性问题。其中串联有源电力滤波器起到补偿电压谐波、消除系统不平衡、调节电压波动或闪变以及改善配电网的稳定性或阻尼振荡的作用；并联有源电力滤波器起到补偿电流谐波不平衡、补偿负荷的无功、调节变流器直流侧电压的作用，但其主要缺陷是成本高和控制相当复杂。目前能适用于解决三相四线制配电系统电流谐波问题的有源电力滤波器结构主要有中点引出式。中点引出式有源电力滤波器由两个电容中点引出中线，中线补偿电流要流经上下两个电容，由于中线补偿电流含有大量谐波分量，上下两电容电压也必含有大量谐波分量，电容电压波动较为剧烈，对逆变器的运行性能产生不利影响。为抑制电压波动，必然要增大电容容量，为补偿中线电流，中点引出式有源电力滤波器的两个电容电压值必然存在差异，上下电容电压必然不平衡，这也导致逆变器性能的下降，为保持电压平衡，必然要采用一定的控制措施，亦必然增加系统硬件成本与系统控制复杂以及降低系统运行安全系数
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种有源电力滤波器，其旨在解决三相四线制配电系统电流谐波问题。本技术是这样实现的，一种有源电力滤波器，其包括主电路以及用于控制所述主电路的控制电路。所述主电路为四桥臂并联式的结构方式并输出八路电流信号与一路直流侧电压信号，所述控制电路包括对所述八路电流信号与所述一路直流侧电压信号进行信号调理的调理电路、信号处理电路、均与所述信号处理电路电性连接的驱动电路以及人机接口电路，所述调理电路电性连接于所述主电路与所述信号处理电路之间，所述调理电路包括电流信号调理电路。所述人机接口电路采用单片机控制键盘和显示器，并通过CAN总线与所述信号处理电路通讯以显示参数、修改参数。作为上述方案的进一步改进，所述电流信号调理电路包括电阻R5a5、电阻R5a7、电阻R5a8、电阻R5a9、电阻R5al0、电阻R5all、比较器A5aB、二极管D5a、稳压二极管Vd5al以及电容C5a2，电阻R5a7的一端接电源，电阻R5a7的另一端经由电阻R5a9电性接地，电阻R5a5的一端连接于电阻R5a9与电阻R5a7之间，电阻R5a5的另一端连接于比较器A5aB的反相端，比较器A5aB的同相端经由电阻R5a8连接于所述主电路以接收所述八路电流信号，比较器A5aB的输出端依次经由二极管D5a、电阻R5al0、电阻R5all而连接于所述信号处理电路，稳压二极管Vd5al的阳极接地，稳压二极管Vd5al的阴极连接于电阻R5al0与电阻R5all之间，电容C5a2并联于稳压二极管Vd5al。作为上述方案的进一步改进，所述调理电路还包括电压信号调理电路，所述电压信号调理电路包括电阻R3al、电阻R3a2、电阻R3a3、电阻R3a4、电阻R3a5、电阻R3a6、电阻R3a7、电阻Rla、运算放大器A3aA、二极管Vd3a、电容C3a、电容C3al，电阻R3a5的一端连接于所述主电路用于接收所述一路直流侧电压信号，电阻R3a5的另一端经由电阻R3al电性接地，电阻R3a2的一端连接于电阻R3al与电阻R3a5之间，电阻R3a2的另一端经由电容C3al电性接地，电阻R3a3的一端连接于电阻R3a2与电容C3al之间，电阻R3a3的另一端连接于运算放大器A3aA的同相端，运算放大器A3aA的反相端经由电阻R3a4连接于运算放大器A3aA的输出端，电阻R3a6的一端连接于运算放大器A3aA的输出端，电阻R3a6的另一端经由电阻R3a7接地，电阻Rla的一端连接于电阻R3a6与电阻R3a7之间，电阻Rla的另一端经由二极管Vd3a分别连接至地与电源，电阻Rla的另一端还连接于所述信号处理电路，且电阻Rla的另一端还经由电容C3a接地。所述二极管Vd3a为肖特基势垒二极管。作为上述方案的进一步改进，所述调理电路还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括电阻R5a0、电阻R5al、电阻R5a2、电阻R5a3、电阻R5a4、电阻R5a5、电阻R5a6、电阻R5a、运算放大器A5aA、二极管Vd5a、电容C5a、电容C5al，电阻R5al的一端接收所述主电路的交流侧电流，电阻R5al的另一端经由电阻R5a2电性接地，电阻R5a0的一端连接于 电阻R5al与电阻R5a2之间，电阻R5a0的另一端经由电容C5al电性接地，电阻R5a3的一端连接于电阻R5a0与电容C5al之间，电阻R5a3的另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器，其包括主电路以及用于控制所述主电路的控制电路，其特征在于，所述主电路为四桥臂并联式的结构方式并输出八路电流信号与一路直流侧电压信号，所述控制电路包括对所述八路电流信号与所述一路直流侧电压信号进行信号调理的调理电路、信号处理电路、均与所述信号处理电路电性连接的驱动电路以及人机接口电路，所述调理电路电性连接于所述主电路与所述信号处理电路之间，所述调理电路包括电流信号调理电路，所述人机接口电路采用单片机控制键盘和显示器，并通过CAN总线与所述信号处理电路通讯以显示参数、修改参数。2.如权利要求I所述的有源电力滤波器，其特征在于，所述电流信号调理电路包括电阻R5a5、电阻R5a7、电阻R5a8、电阻R5a9、电阻R5aIO、电阻R5a11、比较器A5aB、二极管D5a、稳压二极管Vd5al以及电容C5a2，电阻R5a7的一端接电源，电阻R5a7的另一端经由电阻R5a9电性接地，电阻R5a5的一端连接于电阻R5a9与电阻R5a7之间，电阻R5a5的另一端连接于比较器A5aB的反相端，比较器A5aB的同相端经由电阻R5a8连接于所述主电路以接收所述八路电流信号，比较器A5aB的输出端依次经由二极管D5a、电阻R5al0、电阻R5all而连接于所述信号处理电路，稳压二极管Vd5al的阳极接地，稳压二极管Vd5al的阴极连接于电阻R5al0与电阻R5all之间，电容C5a2并联于稳压二极管Vd5al。3.如权利要求I所述的有源电力滤波器，其特征在于，所述调理电路还包括电压信号调理电路，所述电压信号调理电路包括电阻R3al、电阻R3a2、电阻R3a3、电阻R3a4、电阻R3a5、电阻R3a6、电阻R3a7、电阻Rla、运算放大器A3aA、二极管Vd3a、电容C3a、电容C3al，电阻R3a5的一端连接于所述主电路用于接收所述一路直流侧电压信号，电阻R3a5的另一端经由电阻R3al电性接地，电阻R3a2的一端连接于电阻R3al与电阻R3a5之间，电阻R3a2的另一端经由电容C3al电性接地，电阻R3a3的一端连接于电阻R3a2与电容C3al之间，电阻R3a3的另一端连接于运算放大器A3aA的同相端，运算放大器A3aA的反相端经由电阻R3a4连接于运算放大器A3aA的输出端，电阻R3a6的一端连接于运算放大器A3aA的输出端，电阻R3a6的另一端经由电阻R3a7接地，电阻Rla的一端连接于电阻R3a6与电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷骏，
申请(专利权)人：安徽立卓智能电网科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：