本實用新型涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有源動態(tài)濾波器。

背景技術(shù)：

隨著社會的進步，照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯、計算機、UPS系統(tǒng)、整流器、逆變器、變頻器、變頻電機等非線性負(fù)載設(shè)備的大量應(yīng)用，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。而諧波污染嚴(yán)重時，不僅會造成經(jīng)濟損失，還會帶來很多問題，例如設(shè)備故障率高、設(shè)備使用壽命下降、生產(chǎn)率低、系統(tǒng)安全性下降以及一些很難查找出原因的問題。若要降低該類負(fù)效應(yīng)帶來的危害，則需在電氣設(shè)備中進行濾波。通過有源動態(tài)濾波器，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的電流，對諧波進行補償或抵消，主動消除電力諧波的需求。

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯、計算機、UPS系統(tǒng)、整流器、逆變器、變頻器、變頻電機等，都需要濾波器進行相應(yīng)的諧波濾波以避免上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決電網(wǎng)運行中的動態(tài)諧波及其不良影響問題，提供一種有源動態(tài)濾波器，通過該濾波器可實時主動消除電力諧波帶來的諸多問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種有源動態(tài)濾波器，由電流信號監(jiān)測模塊、電流信號處理模塊、高速處理模塊、脈寬調(diào)制模塊、電流補償發(fā)生器、監(jiān)測反饋模塊、預(yù)充電模塊和保護模塊八部分組成。

所述電流信號監(jiān)測模塊與電源母線相連，用于實時監(jiān)測電力系統(tǒng)主線電流信號變化。

所述電流信號處理模塊分別與電流信號監(jiān)測模塊和高速處理模塊相連，該電流信號處理模塊將接收到的模擬電流信號處理成數(shù)值信號并傳送至高速處理模塊。

所述高速處理模塊與脈寬調(diào)制模塊和檢測反饋模塊相連，該高速處理模塊負(fù)責(zé)將數(shù)值信號進行諧波基波分離并接受監(jiān)測反饋模塊反饋的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

所述脈寬調(diào)制模塊與電流補償發(fā)生器相連，該脈寬調(diào)制模塊接收高速處理模塊發(fā)出的指令后進行脈寬調(diào)制。

所述電流補償發(fā)生器與監(jiān)測反饋模塊相連，該電流補償發(fā)生器接受脈寬調(diào)制模塊發(fā)出的指令后能生成補償電流。

所述監(jiān)測反饋模塊還與預(yù)充電模塊相連，該監(jiān)測反饋模塊能夠?qū)崟r監(jiān)測補償電流并反饋給高速處理模塊進行調(diào)整。

所述預(yù)充電模塊與監(jiān)測反饋模塊相連，該預(yù)充電模塊可對電流補償發(fā)生器進行預(yù)充電。

所述預(yù)充電模塊與保護模塊相連，該預(yù)充電模塊可對電流補償發(fā)生器進行預(yù)充電。

所述保護模塊與電源母線相連，其能夠保護電流補償發(fā)生器。

所述電流信號監(jiān)測模塊包括用于采集電流信號的電流互感器。

所述電流信號處理模塊包括用于將采集的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

所述高速處理模塊包括諧波基波分離單元、諧波對比單元，所述諧波基波分離單元用于將電流信號處理模塊和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號進行諧波基波分離得到諧波波形；所述諧波對比單元用于對比電流信號處理模塊和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號，得到差值作為實時補償信號。

所述脈寬調(diào)制模塊包括基波參考單元、諧波基波對比單元，所述基波參考單元為標(biāo)準(zhǔn)基波波形，用于與諧波對比；所述諧波基波對比單元用于將諧波基波與基波參考單元對比得到開關(guān)信號。

所述電流補償發(fā)生器包括IGBT、電容器，所述IGBT用于接收脈寬調(diào)制模塊發(fā)出的開關(guān)信號并控制對應(yīng)的電容器生成幅值相等、極性相反的補償電流；所述電容器用于提供生成補償電流的電能。

所述監(jiān)測反饋模塊包括電流采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電流采集單元包括用于采集電流信號的電流互感器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將采集的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給高速處理模塊。

所述預(yù)充電模塊包括預(yù)充電電阻、電壓監(jiān)測模塊、接觸器、電抗器，所述預(yù)充電電阻用于對電流補償發(fā)生器的電容器進行限流充電；所述電壓監(jiān)測模塊用于監(jiān)測充電后端的電壓；所述接觸器在充電電壓達到預(yù)定值，預(yù)充電結(jié)束后閉合；所述電抗器用于限制電流突變。

所述保護模塊包括用于限制電流過大的熔斷器。

本實用新型的有源動態(tài)濾波器具有以下有益效果：(1)實時監(jiān)控電源母線上的電流信號，對電網(wǎng)諧波基波進行分離分析處理，然后進行脈寬調(diào)制生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流，主動消除電力諧波；(2)能夠?qū)ρa償電流進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋至高速處理器從而對生成的補償電流進行校正；(3)結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用，使用效果非常好。

附圖說明

圖1為本實用新型有源動態(tài)濾波器工作原理示意圖。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本實用新型的技術(shù)方案和有益效果，以下結(jié)合具體實施例及附圖進行進一步說明。以下僅為本實用新型較佳的具體實施方式，本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型紕漏的技術(shù)范圍內(nèi)，對本實用新型的技術(shù)方案、構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

如圖1所示，一種有源動態(tài)濾波器，由電流信號監(jiān)測模塊、電流信號處理模塊、高速處理模塊、脈寬調(diào)制模塊、電流補償發(fā)生器、監(jiān)測反饋模塊、預(yù)充電模塊和保護模塊八部分組成。各個部分(功能模塊)之間的連接關(guān)系如下：電流信號監(jiān)測模塊一端與電源母線相連另一端與電流信號處理模塊相連，電流信號處理模塊依次與高速處理模塊、脈寬調(diào)制模塊、電流補償發(fā)生器、監(jiān)測反饋模塊、預(yù)充電模塊、保護模塊相連，保護模塊最后與電源母線相連形成一個閉合回路。此外監(jiān)測反饋模塊還與高速處理模塊相連形成第二個調(diào)節(jié)閉合回路。

電流信號監(jiān)測模塊包含電流互感器等，用于采集電源母線的電流信號。電流信號處理模塊包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將采集的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。高速處理模塊包含諧波基波分離單元、諧波對比單元等，其中諧波基波分離單元用于將電流信號處理模塊和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號進行諧波基波分離得到諧波波形，諧波對比單元用于對比電流信號處理模塊和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號得到差值作為實時補償信號。脈寬調(diào)制模塊包含基波參考單元、諧波基波對比單元，其中基波參考單元是標(biāo)準(zhǔn)基波波形用于與諧波進行對比，諧波基波對比單元用于接收高速處理模塊發(fā)出的實時補償信號的基波波形并與基波參考單元進行對比，得到開關(guān)信號。電流補償發(fā)生器包含IGBT、電容器等，其中IGBT用于接收脈寬調(diào)制模塊發(fā)出的開關(guān)信號并控制對應(yīng)的電容器生成幅值相等、極性相反的補償電流，電容器用于提供生成補償電流的電能。監(jiān)測反饋模塊包含電流采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，其中電流采集單元包含用于采集電流信號的電流互感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將采集的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給高速處理模塊。預(yù)充電模塊包含預(yù)充電電阻、電壓監(jiān)測模塊、接觸器、電抗器等，其中預(yù)充電電阻用于對電流補償發(fā)生器的電容器進行限流充電，電壓監(jiān)測模塊用于監(jiān)測充電后端的電壓，接觸器用于當(dāng)充電電壓達到預(yù)定值后，預(yù)充電結(jié)束接觸器閉合，電抗器用于限制電流突變對設(shè)備造成不可逆的損壞。保護模塊包含熔斷器，該熔斷器用于限制電流過大對設(shè)備造成不可逆的損壞。

當(dāng)電力系統(tǒng)上連接有大量空調(diào)系統(tǒng)、電梯等非線性負(fù)載時，在電網(wǎng)中會產(chǎn)生有害的諧波。如果電網(wǎng)中連接有本實用新型的有源動態(tài)濾波器，則首先電流信號監(jiān)測模塊會實時監(jiān)測到電力系統(tǒng)中的電流變化，并將該信號傳遞給電流信號處理模塊進行處理(將模擬信號處理成數(shù)值信號)，高速處理模塊將電流信號處理模塊和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號進行諧波基波分離，并對比電流信號處理模塊的數(shù)字信號和監(jiān)測反饋模塊發(fā)出的數(shù)字信號得到差值作為實時補償信號，接著由脈寬調(diào)制模塊根據(jù)實時補償信號進行脈寬調(diào)制得到開關(guān)信號。脈寬調(diào)制模塊發(fā)出的開關(guān)信號被電流補償發(fā)生器接收后生成幅值相等、極性相反的補償電流，補償電流通過監(jiān)測反饋模塊、預(yù)充電模塊和保護模塊輸入電網(wǎng)中從而主動消除諧波。由于監(jiān)測反饋模塊同時與高速處理模塊相連，因此其接收到補償電流后會實時反饋給高速處理模塊，高速處理模塊負(fù)責(zé)對比來自電網(wǎng)的諧波信號和補償后的諧波信號，根據(jù)對比得到的差值作為補償信號及時調(diào)整脈寬調(diào)制模塊和電流補償發(fā)生器。預(yù)充電模塊和保護模塊能夠?qū)﹄娏餮a償發(fā)生器進行預(yù)充電保護和限流保護，保護電流補償發(fā)生器免于不可逆的損壞。