串联型有源电力滤波装置制造方法及图纸

串联型有源电力滤波装置，包括主控芯片、三相电电流采集电路、三相电电压采集电路、驱动芯片、IGBT模块和三个分别串联于三相线路中的耦合变压器，主控芯片的电流信号输入端和电压信号输入端分别连接三相电电流采集电路和三相电电压采集电路；主控芯片的信号输出端连接驱动芯片，驱动芯片的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块的信号输出端连接耦合变压器的耦合端，耦合变压器的输出端连接三相电的负载端。本实用新型专利技术所述的装置解决了电网中谐波电压高、谐波电流大的问题，滤波效果显著，保证了用电设备的工作稳定，具有很大的发展空间。

Series active power filter

Series active power filter consists of main control chip, three-phase electric current collection circuit, three-phase electric voltage collection circuit, driver chip, IGBT module and three coupling transformers connected in series in three-phase lines respectively. The current signal input end and voltage signal input end of main control chip are respectively connected with three-phase electric current collection circuit and three-phase electric voltage collection circuit; the main control chip's The signal output terminal is connected with the driver chip, the signal output terminal of the driver chip is connected with the IGBT module, the signal output terminal of the IGBT module is connected with the coupling terminal of the coupling transformer, and the output terminal of the coupling transformer is connected with the load terminal of three-phase electricity. The device of the utility model solves the problems of high harmonic voltage and high harmonic current in the power grid, has remarkable filtering effect, ensures the stable operation of the electric equipment, and has a large development space.

【技术实现步骤摘要】
串联型有源电力滤波装置
本技术属于电力谐波调理
，尤其涉及一种串联型有源电力滤波装置。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备，广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域.如电解装置、电气机车、轧制机械、中频炉等使电网中的谐波污染状况日益严重.电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏;对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发误动作，造成重大事故;谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰.因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。对于400V低压系统，目前大量采用并联型无源滤波器来抑制谐波，它由电容器、电抗器、电阻器组成的单调谐滤波器和高通滤波器构成，通过对某些次数的谐波呈现低阻来达到滤波的目的，同时还兼顾无功补偿的需要.但由于并联型的无源滤波器只能滤除特定频率的谐波，滤波效果不显著，因此目前普遍采用的是采用电力电子装置进行谐波补偿，即有源电力滤波器。相比无源滤波器，有源电力滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，响应速度快，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。但在一些大型工厂、化工、冶金等系统电压是690V、谐波电压较高的场合，并联型有源电力滤波器不能正常运行，对此，河南施博尔电力科技有限公司根据市场需要，研发出了一种新型的滤波装置-串联型有源电力滤波装置。690V系统非线性设备运行中谐波治理与无功补偿问题一直是国内外电能质量治理领域的难题，目前主要有以下几种治理方案：1、高压侧安装高压无源滤波补偿装置该方案因无法补偿一些设备（如中频炉、变压器）的谐波和无功，因此无法降低中频炉变压器中的大量谐波及无功电流导致的功率损耗，且由于是无源滤波，容易与电网阻抗发生谐振，安全性不够高。2、低压侧安装低压无源滤波补偿装置由于一些设备（中频炉）谐波频谱极其丰富，除特征谐波外还会有非特征谐波，装置一般针对特征谐波设立专门的滤波支路，对特征谐波滤除，非特征谐波滤除只能达到40%-50%，因此对于非特征谐波高的设备滤波效果往往很难达标，如果要治理达标，需要增加支路，治理成本增加。3、低压侧安装有源电力滤波器有源电力滤波器解决中频炉谐波治理和无功补偿具有最为显著的效果。然而目前国内外有源滤波器厂家的产品基本为400V，690V等级有源滤波装置不常见，且690V系统补偿和滤波装置价格高昂，在一些谐波电压大的场合，效果也不显著。
技术实现思路
本技术旨在提供一种结构简单、使用效果好的串联型有源电力滤波装置。为解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：串联型有源电力滤波装置，包括主控芯片、三相电电流采集电路、三相电电压采集电路、驱动芯片、IGBT模块和三个分别串联于三相线路中的耦合变压器，主控芯片的电流信号输入端和电压信号输入端分别连接三相电电流采集电路和三相电电压采集电路；主控芯片的信号输出端连接驱动芯片，驱动芯片的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块的信号输出端连接耦合变压器的耦合端，耦合变压器的输出端连接三相电的负载端。IGBT模块包括3个IGBT全桥电路，每个IGBT全桥电路均包括第一、第二、第三、第四IGBT管和第一、第二电解电容；驱动芯片的信号输出端连接第一、第二、第三、第四IGBT管的门极，第一和第二IGBT管的集电极相连，第一和第二IGBT管的发射极分别连接第三和第四IGBT管的集电极，第三和第四IGBT管的发射极相连；第一和第二IGBT管的发射极之间连接耦合变压器的耦合端；第一电解电容和第二电解电容串联，第一电解电容的负极板连接第一和第二IGBT管的集电极，第二电解电容的正极板连接第三和第四IGBT管的发射极。第一和第二IGBT管的发射极通过线路耦合变压器的耦合端，逆变线路上连接有逆变电流互感器，逆变电流互感器的一次侧连接在逆变线路上，逆变电流互感器的二次侧连接主控芯片的保护电流信号输入端。第一电解电容的负极和第二电解电容的正极连接主控芯片的保护电压信号输入端。耦合变压器和IGBT全桥电路之间连接有位于逆变线路上的保护元件，保护元件包括晶闸管和常闭接触器，晶闸管和常闭接触器均串联在逆变线路上。还包括主控芯片的电源电路，电源电路包括变压器和220/24开关电源，变压器的一次侧连接三相电的任意两相，变压器的二次侧连接220/24开关电源的输入端，220/24开关电源的输出端连接主控芯片的电源输入端。三相电电流采集电路包括3个主电流互感器，3个主电流互感器的一次绕组分别与三相电的三相线路连接，3个主电流互感器的二次绕组分别与主控芯片的电流信号输入端连接。三相电电压采集电路包括3个主电压采集电阻，主控芯片的电压信号输入端分别通过3个主电压采集电阻连接三相电的三相线路。还包括滤波支路，滤波支路包括3个滤波电感和3个滤波电容，三相电的负载端的3相线路分别通过滤波电感连接滤波电容的第一端，3个滤波电容的第二端相连。三相电的三相线路上分别连接有照明灯，照明灯连接于耦合变压器后部，且照明灯位于三相电的负载端的前部。通过以上技术方案，本技术的有益效果为：1、本装置解决了电网中谐波电压高、谐波电流大的问题，滤波效果显著；2、本装置具有保护功能，保证了工作过程中的稳定性，在发生故障时及时切断IGBT模块。附图说明图1为本技术电路原理图；图2为IGBT模块原理图。具体实施方式串联型有源电力滤波装置，如图1和图2所示，包括主控芯片U1、三相电电流采集电路、三相电电压采集电路、驱动芯片U2（型号为TX-DAH962/959）、IGBT模块、滤波支路和三个分别串联于三相线路中的耦合变压器，三个耦合变压器分别为第一耦合变压器T1、第二耦合变压器T2和第三耦合变压器T3，第一耦合变压器T1串联在A相线路上、第二耦合变压器T2串联在B相线路上，第三耦合变压器T3串联在C相线路上。主控芯片U1选用单片机即可，其中，单片机的型号为型号为STM32F103C8T6，主控芯片U1需要的最小系统包括复位电路和时钟电路，均为现有技术，在此不再赘述。主控芯片U1的电流信号输入端和电压信号输入端分别连接三相电电流采集电路和三相电电压采集电路；主控芯片U1的信号输出端连接驱动芯片U2，驱动芯片U2的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块的信号输出端连接耦合变压器的耦合端，耦合变压器的输出端连接三相电的负载端，滤波支路并联在三相电的负载端，其中，负载连接在三相电的负载端。工作的时候，三相电电流采集电路和三相电电压采集电路分别系统电路中的电流和电压，并将采集到的电流和电压分别传输到主控芯片U1，主控芯片U1根据接收到的电流和电压与额定值进行比较，并根据比较值输出信号到驱动芯片U2，从而使得驱动芯片U2发出高低电平，控制IGBT模块的导通或截止，从而使得IGBT模块可以通过耦合变压器T1向三相电的负载端注入电压，进而达到滤除谐波电压和谐波电流的目的。其中，三相电包括三相电的三相线路，分别为A相、B相和C相。为了实现主控芯片U1的正常工作，主控芯片U1上连接有主控芯片的电源电路，电源电路包括变压器T4和220/24开关电源XT1，变压器T2的一次侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.串联型有源电力滤波装置，其特征在于：包括主控芯片、三相电电流采集电路、三相电电压采集电路、驱动芯片、IGBT模块和三个分别串联于三相线路中的耦合变压器，主控芯片的电流信号输入端和电压信号输入端分别连接三相电电流采集电路和三相电电压采集电路；主控芯片的信号输出端连接驱动芯片，驱动芯片的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块的信号输出端连接耦合变压器的耦合端，耦合变压器的输出端连接三相电的负载端。

【技术特征摘要】
1.串联型有源电力滤波装置，其特征在于：包括主控芯片、三相电电流采集电路、三相电电压采集电路、驱动芯片、IGBT模块和三个分别串联于三相线路中的耦合变压器，主控芯片的电流信号输入端和电压信号输入端分别连接三相电电流采集电路和三相电电压采集电路；主控芯片的信号输出端连接驱动芯片，驱动芯片的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块的信号输出端连接耦合变压器的耦合端，耦合变压器的输出端连接三相电的负载端。2.如权利要求1所述的串联型有源电力滤波装置，其特征在于：IGBT模块包括3个IGBT全桥电路，每个IGBT全桥电路均包括第一、第二、第三、第四IGBT管和第一、第二电解电容；驱动芯片的信号输出端连接第一、第二、第三、第四IGBT管的门极，第一和第二IGBT管的集电极相连，第一和第二IGBT管的发射极分别连接第三和第四IGBT管的集电极，第三和第四IGBT管的发射极相连；第一和第二IGBT管的发射极之间连接耦合变压器的耦合端；第一电解电容和第二电解电容串联，第一电解电容的负极板连接第一和第二IGBT管的集电极，第二电解电容的正极板连接第三和第四IGBT管的发射极。3.如权利要求2所述的串联型有源电力滤波装置，其特征在于：第一和第二IGBT管的发射极通过线路耦合变压器的耦合端，逆变线路上连接有逆变电流互感器，逆变电流互感器的一次侧连接在逆变线路上，逆变电流互感器的二次侧连接主控芯片的保护电流信号输入端。4.如权利要求3所述的串联型有源电力滤波装置，其特征在于：第一电解电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，赵云龙，刘兴生，王文忠，逯毅，
申请(专利权)人：河南施博尔电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41