[实用新型]矿用隔爆型动态有源滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，尤其是一种矿用隔爆型动态有源滤波器，属于滤波技术和滤波装置类。

背景技术

随着计算机和微电子技术的不断发展，煤炭生产装备的自动化和信息化程度也不断提高，其产品在煤矿井下得到了广泛的应用。而这些先进的电力电子设备在煤矿井下大量使用的负载绝大部分是非线性的，非线性负载会产生很大的谐波电流并注入电网，导致电网电压产生畸变。当正弦波施加在非线性负载上时，电流就会变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，会使电网电压也变成非正弦波。对非正弦波做傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波(通常为50HZ)，频率大于基波的分量为谐波。

日常用电环境中的电解、电镀整流装置，变频器、直流调速器；直流电源、充电器；电弧炉、感应加热设备；焊接设备；电气化铁路、船舶电驱动；空调；节能荧光灯；不间断的UPS电源(UPS)以及计算机和外围设备等；都是典型的谐波电源。

上述种种用电器在电网中产生的电网波谐波污染会严重干扰用电设备和系统的正常运行，并进一步造成下列不良影响：

加大线路损耗，使电缆过热，绝缘老化，变压器额定容量降低；诱发电网谐振，导致过电压和过电流，引起严重事故；电动机、发电机、变压器产生振动和噪音，呆滞，损耗加大，绝缘老化。对于安全生产尤为重要的煤矿井下生产来说，由于电网谐波污染的产生源的普遍性，所以任何煤矿井下安全生产监测监控及各种保护装置的误动或拒动，就会导致区域性停电事故，严重影响矿井的安全生产。这类井下事故的主要表现为：

·影响井下通风正常，电话打不通；

·中性线电流过大，造成发热甚至火灾；

·损坏电网中的敏感设备；

·使电力系统中各种测量仪表误差增加，甚至无法工作；

·对通讯、电子类、自动控制设备生产严重干扰。

目前，为了解决煤矿井上、井下的谐波电网污染，普遍采取的治理方案是加电力滤波装置，这些滤波装置大多是用电容和电感组成各种低通和高通滤波装置，这些滤波装置的缺点是：

(1)被动型，没有预检测功能，故达不到完整的治理功能；

(2)静态型，只对系统静止的谐波进行治理，不能实现实时动态跟踪治理；

(3)效果差，主要是因为没有对症下药，故一般为虚设。

目前市场上还有一种叫电源波形矫正滤波器，实际上工作原理与上述差不多，它是将低通与高通滤波结合在一起的滤波器，在吸收谐波的效果上要比单一低通滤波器或单一高通滤波器有明显的改善，但是治理效果还是达不到＜5％以下的国家标准。同时，电源波形矫正滤波器虽然在材料上采用了纳米晶合金材料，这仅解决了元器件的质量和寿命问题，没从根本上解决治理问题。经本发明人在暗斜井绞车变频调速电控系统中应用，效果不明显。

随着国内外新技术的发展，动态有源滤波器也已问世，西门子、ABB、施耐德、曼斯塔等公司均有产品，其工作原理是用新型的IGBT模块与微机集成电源逆变装置，产生与谐波同电位，同电流大小，但相位相反的电流，以抵抗谐波电流，这类有源动态滤波装置效果要比前者大大明显。

但此类产品目前一般是在地面使用，而谐波产生最严重、最大量的煤矿井下没有得到应用，究其原因有四个：

1、井下环境恶劣，要求安全防爆，而目前的动态有源滤波装置都不防爆，不能在井下应用；

2、滤波器所用大功率IGBT的散热问题解决不了；

3、抗干扰能力差。此类滤波器的工作频率多在6～9KHZ，用在地面可以，用在井下不行，井下的高频干扰高于这个频段；

4、工作电压低，只有380V，而煤矿井下的电压为660V以上。这些不足之处直接影响了有源动态滤波器在煤矿井下的使用。

实用新型内容

本实用新型发明的目的：旨在提出一种能在井下安全使用的有源动态滤波装置，既达到井下机电设备的防爆要求，也使电网谐波污染直接在用电设备的区域源头上解决，使其解决的效果达到5％以下的国家标准。

这种矿用隔爆型动态有源滤波器，包括组成有源滤波器的预充电限流电路、接触器、高频电感、IGBT PWM逆变桥、直流电容器，纹波电流滤除模块以及检测和控制电路，以及保护逆变桥的散热机构，其特征在于

A、所述的滤波器设于一钢板焊成的隔爆箱体内；