CN201774258U - 补偿滤波模块装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种补偿滤波模块装置，该模块装置不论有无谐波污染或者严重程度，只要需要补偿无功，抑制各次谐波均可广泛应用。该***技术先进，可有效提高功率因素，并有效抑制谐波，可靠性高。该装置主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元主要是由LC器件的有电力补偿电容和电抗器串联组成，其中所述的电力补偿电容为自愈式电力补偿电容，内置放电电阻和美式压力保护装置，外形为圆柱形铝外壳；所述的电抗器为铁芯干式结构电抗器，铁芯为冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，线圈采用H级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，同时电抗器还安装有过热保护装置。

Description

补偿滤波模块装置

技术领域

本实用新型涉及一种模块装置，更具体地说涉及一种补偿滤波模块装置。

背景技术

输电及配电***正常工作运行在工频信号下，然而，随着电力电子技术的广泛应用，低压配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等装置的应用日益广泛，引起了电压及电流的波形畸变。谐波问题已经越来越普遍，给供电质量造成了严重的干扰。传统的低压无功补偿装置TSC(电容接触器投切电容器组)实现电容器投切，自动化水平极低，动作慢，无法做到适时投切但谐波的存在会使电容器与***发生并联谐振，使谐波电流放大导致电容器损坏或接触器烧损，该问题在低压配电***中频繁发生。并抑制较强的抑制谐波能力，不会引起共振或者电流过大现象。

针对现有技术中存在的问题，需要开发一种新的补偿滤波模块装置即模数化补偿滤波模块装置，从而实现电压、无功、谐波的综合治理。

发明内容

本实用新型的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供一种补偿滤波模块装置，该模块装置不论有无谐波污染或者严重程度，只要需要补偿无功，均可广泛应用。该***技术先进，可有效提高功率因素，并有效抑制谐波，可靠性高。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的补偿滤波模块装置，其主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元主要是由LC器件的有电力补偿电容和电抗器串联组成，其中所述的电力补偿电容为自愈式电力补偿电容，内置放电电阻和美式压力保护装置，外形为圆柱形铝外壳，安装简单方便，损耗低，体积小，安全性高；所述的电抗器为铁芯干式结构电抗器，铁芯为冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，线圈采用H级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，具有极佳的美感且有较好的散热性能，同时电抗器还安装有过热保护装置，该电抗器有体积小、重量轻、外观美。

本实用新型的补偿滤波模块装置，其进一步的技术方案是所述的控制器单元由采样电路单元、接收和发送电路单元、开关量输出电路单元以及控制器主电路单元组成，其中所述的采样电路单元通过电压互感器和电流传感器与主电路连接采集主电路的电压和电流信号，同时通过片上AD调理电路与数字信号处理器连接，将采集到的电压和电流信号通过片上AD调理电路输入到数字信号处理器中；所述的接收和发送电路单元中的接收电路通过屏蔽线与主电路中的复合开关的控制侧连接，把数字信号处理器中得到的有源控制开关信号通过屏蔽线送给主电路中的复合开关的控制侧；接收和发送电路单元中的发送电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部检测到的过流、短路、过压、欠压、缺相、过温等故障信号传送给数字信号处理器，实现整个***的正常运行；开关量输入和输出电路单元中的开关量输入电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部的开关信号传送到数字信号处理器中，控制整个***紧急情况下的操作，开关量输入和输出电路单元中的开关量输出电路通过线路与数字信号处理器连接并与外部电器连接，是输出由数字信号处理器中得到的开关信号，控制整个***中的外部电器；控制器主电路单元是由数字信号处理器组成的电路，同时采用+3.3V和±12V的供电电源，它还连接片外RAM、DA和运行状态指示灯。扩展片外RAM用来扩大数字信号处理器存储器的容量，扩展了运行状态指示灯用来在调试过程中实时观察整个***的运行状态；更进一步的技术方案是所述的数字信号处理器为DSP2407芯片。

本实用新型的补偿滤波模块装置，其进一步的技术方案还可以是所述的有电力补偿电容串联有隔离快速熔断器，进一步快速保护电容，以免操作过程形成的合闸涌流或者短路电流烧坏补偿电容。

本实用新型的补偿滤波模块装置，其进一步的技术方案还可以是该补偿滤波模块装置还包括外端并联的三极氧化锌电涌，避免操作过电压或者雷击对设备造成损坏，同时LC形成非调谐频率也能有效抑制谐波。

本实用新型的基本原理是检测电网侧的电压、电流，经过控制电路中的电压、电流检测电路计算得出需要补偿的无功容量，然后投切补偿滤波模块。LC中电容器是用于补偿无功功率，电抗器和补偿电容器串联后，其谐振频率低于***最低(一般为5次及7次)，使其在工频50HZ下呈容性，以改善功率因数，而在谐振频率时呈感性，从而防止并联振并无放大谐波之虑，良好的阻抗匹配后，电容器组可吸收谐波电流(如5次)30％-60％。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的补偿滤波模块装置技术先进，外部采用数字信号处理器DSP为核心控制***，同时采用高级的控制策略，能够实时跟踪，动态补偿无功，有效率除谐波，具有高度可控性和快速响应性，并网后可以自动运行，不需要人员操作，具有中文图形液晶显示，实时显示电网电压、电流值、功率因数、THD等数据。可实现RS485通讯，由于采用优质材料，大大延长了使用寿命，该模块装置结构清晰，安装拆卸方便技术先进，可靠性高，操作简单，实现了电压、无功、谐波的综合治理，可广泛应用于各种不同的场合。

附图说明

图1为本实用新型的补偿滤波模块控制应用示意图。

图中：A、B、C、N-电网电源、QF-断路器、LH-电流采样、FS-氧化锌电涌、FU-隔离熔断器、T-晶闸管模块、L-三相电抗器、C-三角形补偿电容、模块控制器单元，虚线部分代表本补偿滤波模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术内容作说明：

如图1所示，本实用新型的补偿滤波模块装置，其主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元主要是由LC器件的有电力补偿电容和电抗器串联组成，其中所述的电力补偿电容为自愈式电力补偿电容，内置放电电阻和美式压力保护装置，外形为圆柱形铝外壳，安装简单方便，损耗低，体积小，安全性高；所述的电抗器为铁芯干式结构电抗器，铁芯为冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，线圈采用H级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，具有极佳的美感且有较好的散热性能，同时电抗器还安装有过热保护装置，该电抗器有体积小、重量轻、外观美。所述的控制器单元由采样电路单元、接收和发送电路单元、开关量输出电路单元以及控制器主电路单元组成，其中所述的采样电路单元通过电压互感器和电流传感器与主电路连接采集主电路的电压和电流信号，同时通过片上AD调理电路与数字信号处理器连接，将采集到的电压和电流信号通过片上AD调理电路输入到数字信号处理器中；所述的接收和发送电路单元中的接收电路通过屏蔽线与主电路中的复合开关的控制侧连接，把数字信号处理器中得到的有源控制开关信号通过屏蔽线送给主电路中的复合开关的控制侧；接收和发送电路单元中的发送电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部检测到的过流、短路、过压、欠压、缺相、过温等故障信号传送给数字信号处理器，实现整个***的正常运行；开关量输入和输出电路单元中的开关量输入电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部的开关信号传送到数字信号处理器中，控制整个***紧急情况下的操作，开关量输入和输出电路单元中的开关量输出电路通过线路与数字信号处理器连接并与外部电器连接，是输出由数字信号处理器中得到的开关信号，控制整个***中的外部电器；控制器主电路单元是由数字信号处理器组成的电路，同时采用+3.3V和±12V的供电电源，它还连接片外RAM、DA和运行状态指示灯。扩展片外RAM用来扩大数字信号处理器存储器的容量，扩展了运行状态指示灯用来在调试过程中实时观察整个***的运行状态，所述的数字信号处理器为DSP2407芯片。本实用新型的电网电源的三相线电压为380V，在补偿滤波模块的前端必须连接断路器，对整套并联滤波补偿模块进行短路和过流保护，并且便于检修。选择断路器的时候，按照额定电流的1.0-1.2的系数进行选择。后面串入隔离熔断器，主要作用是用来快速保护电容和电感，再后面是电子式晶闸管开关，本模块采用高速CPU测控，脉冲变压器触发，具有多重保护方案及快速20ms投切技术，保证触发模块控制可控硅为电压过零点接通，电流过零点断开，不产生合闸涌流。最下面就是LC谐振模块，LC的电抗率要根据负载的谐波电流确定，一般情况下，偶次谐波2、4、6、8……次，谐波对称互相抵消，因此不与考虑。奇次谐波为3、5、7、11、13次及以上谐波，这些谐波多出自大型整流设备，电弧、炼钢、电机车等负荷。当用户的电网内有这种设备，就是有谐波源，应测谐波次数及含量，如谐波不超过国家标准，然后计算应配置的电抗器参数。电抗器是保证合闸涌流不超过电容器额定电流的十倍，这样能降低电抗器的铜耗，减小体积。4.5％-13％的电抗器是抑制谐波的，如果网络谐波较大，如3次、5次、7次、11次及高通谐波都存在，只有用13％的电抗器能抑制3次以上的谐波，如果没有3次谐波，就可以用4.5％-6％的电抗器来覆盖5次以上的谐波，因为高于5次以上的谐波需要的电抗都小于5次谐波的电抗，并且电抗器要保证良好的频率特性，电容器采用自愈式快速充放电电容，并且具有抗谐波能力。

在应用的时候需要配合无功补偿控制器，通过采样电流、电压计算需要的无功功率，适时的发出开关信号来投切晶闸管，一个控制器可以投切12组模块，如果需要增加补偿容量，饿增加补偿滤波模块，扩展控制器输出开关信号。

本实用新型中控制器输出可控制12路补偿滤波模块，图示中仅表示出一个补偿滤波模块，控制器内部通过检测到的电压电流来计算实际需要补偿无功功率，然后通过输出触点控制晶闸管接通和断开来增加或者减少无功补偿量，晶闸管模块采用高速CPU测控，脉冲变压器触发，具有多重保护方案及快速20ms投切技术，使得触发模块控制可控硅为电压过零点接通，电流过零点断开，不产生合闸涌流。

Claims (5)

1.一种补偿滤波模块装置，其特征在于主要包括有主电路单元和控制器单元，所述的主电路单元主要是由LC器件的有电力补偿电容和电抗器串联组成，其中所述的电力补偿电容为自愈式电力补偿电容，内置放电电阻和美式压力保护装置，外形为圆柱形铝外壳；所述的电抗器为铁芯干式结构电抗器，铁芯为冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，线圈采用H级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，同时电抗器还安装有过热保护装置。

2.根据权利要求1所述的补偿滤波模块装置，其特征在于所述的控制器单元由采样电路单元、接收和发送电路单元、开关量输出电路单元以及控制器主电路单元组成，其中所述的采样电路单元通过电压互感器和电流互感器与主电路连接采集主电路的电压和电流信号，同时通过片上AD调理电路与数字信号处理器连接，将采集到的电压和电流信号通过片上AD调理电路输入到数字信号处理器中；所述的接收和发送电路单元中的接收电路通过屏蔽线与主电路中的复合开关的控制侧连接，把数字信号处理器中得到的有源控制开关信号通过屏蔽线送给主电路中的复合开关的控制侧；接收和发送电路单元中的发送电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部检测到的过流、短路、过压、欠压、缺相、过温等故障信号传送给数字信号处理器，实现整个***的正常运行；开关量输入和输出电路单元中的开关量输入电路通过线路与数字信号处理器连接，把外部的开关信号传送到数字信号处理器中，控制整个***紧急情况下的操作，开关量输入和输出电路单元中的开关量输出电路通过线路与数字信号处理器连接并与外部电器连接，是输出由数字信号处理器中得到的开关信号，控制整个***中的外部电器；控制器主电路单元是由数字信号处理器组成的电路，同时采用+3.3V和±12V的供电电源，它还连接片外RAM、DA和运行状态指示灯。扩展片外RAM用来扩大数字信号处理器存储器的容量，扩展了运行状态指示灯用来在调试过程中实时观察整个***的运行状态。

3.根据权利要求2所述的补偿滤波模块装置，其特征在于所述的数字信号处理器为DSP2407芯片。

4.根据权利要求1所述的补偿滤波模块装置，其特征在于所述的有电力补偿电容串联有隔离快速熔断器。

5.根据权利要求1所述的补偿滤波模块装置，其特征在于该补偿滤波模块装置还包括外端并联的三极氧化锌电涌，避免操作过电压或者雷击对设备造成损坏。