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厂家6-10KV三相进线高压串联电抗器 直流电抗器 有源滤波电抗器

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厂家6-10KV三相进线高压串联电抗器 直流电抗器 有源滤波电抗器

联系人:朱玲

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1.1有源滤波器的基本原理

有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

有源滤波器的基本原理如图1-1所示:检测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿电流,补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消,最终得到期望的电源电流。

 

 

1.2 有源滤波器的系统构成

图2-1为有源滤波器的系统框图。图中,es表示交流电源,负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功。有源滤波器系统由两大部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号,产生实际的补偿电流,它由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成。主电路目前均采用PWM变流器。

 

图2-1  有源滤波器系统框图

图2-2为三相四线制有源滤波器的系统原理图。图中e a 、e b 、e c 为交流电源,谐波电流源为非线性负载,L sa 、L sb 、L sc  、L sn分别代表四相的电网阻抗。而有源滤波器主要由以下几部分组成,指令运算电路,电流跟踪控制电路,驱动电路以及主电路。其中指令运算电路的主要任务是按照要求检测出负载电流中的谐波、无功以及负序分量。电流跟踪控制电路,驱动电路以及主电路合在一起可以称为补偿电流发生电路,它的主要作用是根据指令运算电路得出的补偿指令,产生实际的补偿电流。主电路主要由IGBT 构成的电压型PWM变流器,以及与其相连的电感和直流侧电容组成。

图2-2  三相四线制有源滤波器系统原理图

1.3 有源滤波器特性

有源滤波器不仅可滤除谐波电流,还可补偿系统无功。

滤除谐波

有源滤波器补偿负载谐波电流成分的等效电路图如下图所示。图3-1中下标f 和h分别表示基波成分与谐波成分。

图3-1 补偿谐波电流时的等效原理图

补偿无功

有源滤波器补偿负载无功电流时的等效电路图如图3-2所示。图中下标p 和q分别表示有功分量与无功分量。

图3-2  补偿无功时的等效原理图

补偿效果

下面这组数据是有源滤波器工作于几种状态下对于同一状况下的负载进行补偿的效果。

图3-3  补偿前电网电流波形

1) 对谐波的全补偿

补偿前由于负载电流中含有大量的2~50次谐波成份,致使电网侧的电流波形严重畸变,如同图3-4所示。补偿后电网侧的电流中所含有的谐波成份明显减少。

图3-4  补偿后电流波形

图3-5为有源滤波器工作时控制板输出的补偿指令和变流器的输出电流波形,可以看出变流器的输出电流很好的跟踪了补偿指令。

图3-5  跟踪指令

 

2) 对单次谐波的补偿实验

图3-6为有源滤波器仅对负载电流中的5次谐波成分进行补偿的电流指令和变流器输出电流波形,可以看出此时滤波器端口电流中仅含有5次成份和少量的用于调整直流侧电压的基波成份。其它各次谐波电流的补偿类似!

图3-6 单补5次时的控制指令及有源滤波器输出电流

图3-7 单补5次后电网电流波形

3) 对谐波和负序的补偿实验

图3-8为有源滤波器对谐波和负序进行补偿后电网侧的电流波形。

图3-8  谐波和负序补偿后电网电流

4) 对谐波和负序及无功的补偿实验

图3-9为有源滤波器对负载电流中的谐波、负序及无功全部进行补偿

后电网电流的波形。

图3-9 谐波和负序及无功补偿后电网电流

图3-10  补偿后功率因数

 

 

1.4 有源滤波器保护功能

? 保护功能

a) 输出超限保护

当谐波负载容量超出有源滤波器补偿能力时,有源滤波器按最大能力输出(即限流输出),不会出现因为负载容量过大而引起滤波器线路烧毁的情况。

b) 过温度保护

有源滤波器内部功率半导体部分温度超过85±2oC时,滤波器自动切断主回路,液晶显示面板提示过热故障。

c) 直流母线过压保护

直流母线电压超过830V值时,滤波器自动切断主回路,液晶显示面板提示过压故障。

d) 变流器过流

有源滤波器变流器输出电流超过IGBT额定电流时,将由驱动模块报出故障,同时滤波器自动切断主回路,液晶显示面板提示过流故障。

e) 输入电压欠压保护

滤波器输入电压小于AC304V时,滤波器将不能启动,液晶显示面板提示输入欠压故障。

f) 输入电压过压保护

滤波器输入电压高AC456V时,滤波器将不能启动,液晶显示面板提示输入过压故障。

g) 输入缺相保护

当输入缺相时,滤波器将不能启动,液晶显示面板提示输入缺错相故障。

h) 输入错相保护

当输入错相时,滤波器将不能启动,液晶显示面板提示输入缺错相故障。

1.5电力滤波器的组成和功能

如图5-1所示,有源滤波器电路结构包括主电路、驱动电路、电流跟踪电路和指令运算电路。

1)主电路

有源滤波器主电路图如图5-1。

图5-1  三相四线有源滤波器主电路图

注:三相三线制滤波器不存在N相电路

2.  继电回路

有源滤波器继电回路包括继电控制、电源系统和同步信号三部分。

电源系统主要是给控制系统供电,它由进线变压器、交流滤波器、开关电源、负载电流转接板组成。

电源系统的变压器有两路输出,其分别给冷却系统(220V)、控制回路和继电回路供电(40V);

变压器为400V/220V及400V/40V,用来把电网电压降压使用,防止电源系统在高压环境下不能正常使用,它的另外一个作用就是隔离电源系统与电网;

交流滤波器主要是滤除进线电压的谐波成分,使得供电电源更好的工作,并且能够改善电源部分的EMI;

继电回路由主接触器、急停按钮、负载电流转接板、显示灯;

继电控制是控制系统与继电回路的联系,它用来传递启动、故障等信号。

同步信号由一个同步变压器提供。

驱动电路

驱动电路由电源部分、驱动部分、保护部分组成:

n 电源用来提供驱动模块正常工作时电源;

n 驱动部分包括驱动模块和相关的外围电路;

保护部分主要是检测PWM变流器的电流和温度信号,必要时停止PWM变流器。

控制系统

有源滤波器的控制系统由指令运算电路和电流跟踪电路组成:

图5-2 控制系统构成示意图

图5-3 控制系统控制策略示意图

液晶显示

有源滤波器液晶显示功能如下:

电网电压;电网电流、网侧各次谐波电流、频谱;负载电流;有源滤波器电流;信息查询;网侧功率及功率因数;有源滤波器运行模式设置;补偿方式设置;时间设置。

为了实现以上功能,液晶显示由LCM控制板、液晶屏组成。

? LCM控制板

信号从DSP控制板输入到LCM控制板,由控制系统进行处理后由液晶屏显示出来,它的另外一个任务是与滤波器控制系统进行通讯,实现某些参数的设置。

? 按键

液晶显示触摸屏虚拟按键用来实现液晶显示和设置的各种操作。

? 液晶显示屏

液晶显示屏的作用就是将控制板传来的信号根据系统指令显示出来。

 

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