[实用新型]新型工业应用的低压有源滤波器

说明书

技术领域

本实用新型的技术领域为电力电子技术与设备领域，是一种新型工业应用的低压有源滤波器，用于低压电力系统校正功率因数和滤除电网谐波。

技术背景  目前国内有源滤波器大部分还处于理论研究或样机阶段，已投入市场的少量有源滤波器存在着占地大、功耗大、实时性差、滤波范围小、功能单一等缺点，故障率极高，不能应用在汽车厂、钢厂等工业现场，不能满足工业应用动态无功补偿与谐波滤波的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有设备的不足，利用创新性技术，提高有源滤波器的性能；其占地小，功耗低、防护等级高、响应速度快、可靠性高、维护方便、功能强大，可实现分相动态的无功补偿和谐波滤波功能，是适合工业应用的有源滤波器。其技术指标如下：直接补偿模式下响应时间仅300微秒，可实现高动态双向分相无功补偿，滤除50次以内谐波，在持续时间10ms内可达到250％的过载，防护等级可达IP54，可远程查询和控制，可节省30％的能量损耗，维护周期MTBF＞10万小时，维护恢复时间MTTR＜15分钟。

本实用新型的目的通过以下技术措施来实现：

模块化结构设计：有源滤波器安装于机柜内，结构紧凑，200A以下容量的设备为壁挂式结构，最大尺寸为460×720×365mm(宽×高×深)；200A以上容量的设备为柜体结构，尺寸为800×2000×600mm。柜体内采用模块化的结构设计，包括直流母线及逆变器模块、线路滤波模块、保护模块、控制模块以及冷却系统模块等，拆装维护方便。其中由控制模块实现有源滤波器的算法和控制功能，控制其它各模块的工作。

冷却系统设计：200A以上的有源滤波器当柜内温度低于设定值时，柜内冷却系统为独立风冷，当柜内温度高于设定值时，风冷和水冷系统共同运行，由温度传感器控制启动或切断水冷设备，保证其在满负荷下的正常运行；柜体为上下2层，上层为水/空气热交换系统和水泵，下层为电子电路和终端，2层是独立的，密封隔离。下层使用装在前柜门的空气/空气热交换器来控制柜内温度，电子电路与外部环境没有直接接触，保证IP54的防护等级。

附图说明

图1是低压有源滤波器的原理图，图2为容量为200A以上的低压有源滤波器的结构图。

具体实施方式

下面结合图1和图2说明上述新型工业应用的低压有源滤波器的具体实施方式。

本实用新型的有源滤波器工作原理如图1所示：将来自电力系统的能量通过预充电回路1储存在直流电容6上；在每个采样周期通过外接电流互感器从系统采集负载侧或电源侧电流信号，数字控制板8将模拟信号转换为数字信号交由系统控制器7运算，通过逆变桥5及逆变电抗器4将电力系统提供的能量转换成谐波及无功补偿电流，直流电容与逆变桥通过直流母线连接；最后通过与电网连接的电抗器2，将所需要的补偿电流回馈至电力系统；同时高频滤波电路3用来吸收有源滤波器工作时产生的涟波电流，最大程度地避免干扰。

200A以上有源滤波器的结构如图2所示：整个柜体分为上下两层，上下层间用密封隔板2隔离；上层内有水/空气热交换器3和水泵；下层前柜门为空气/空气热交换器4，基于逆流原理，用强力风扇通过热交换使空气流分路，保证下层的空气制冷，并可有效防止灰尘进入柜体；下层柜体内包括控制器模块3、线路滤波模块5、直流母线及逆变模块6、熔断器保护模块8、自封水压速断开关7等。