[发明专利]一种串联型中线动态有源消谐装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源谐波消除装置，尤其是涉及一种串联型中线动态有源消谐装置。

背景技术

随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电能质量的要求也越来越高。因此不断提高供电质量成为电力部门的当务之急。谐波含量是衡量电力系统经济运行的重要指标。

现代工业系统中，诸如炼钢电弧炉、电气化铁道、可逆式大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。这类负荷的特点是有功与无功功率随时间作快速变化，导致供电电压的波动和闪变、供电电压的波形畸变、功率因数恶化以及不平衡负荷引起三相供电电压的动态不平衡，从而使电网电能质量变坏。谐波的一大重要危害在于3N次谐波含量会在中线上得到累加，最终形成线路绝缘老化，大大的提高了火灾的隐患。

目前行业中普遍采用的消除谐波的方法是在系统侧并联安装电力有源滤波器，这种方法虽然能够有效的抑制中线谐波电流，但同时也滤除了各相线的谐波电流。目前有源滤波器的造价较高，对于一些只关心中线电流和操作空间有限的现场来说传统的有源电力滤波器不能满足工程应用上的需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种专门针对中线、滤波效果好、安装方便的串联型中线动态有源消谐装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种串联型中线动态有源消谐装置，其特征在于，该装置包括主电路和控制电路，所述的主电路与控制电路相连，主电路的两端分别连接负荷的中线回路和电力系统的中线回路，控制电路通过采样得到中线中的谐波阻抗，并控制主电路使主电路中的LC滤波通路的阻抗与中线谐波阻抗相匹配，消除中线的谐波含量。

所述的主电路包括输入端子、输出端子、IGBT控制开关、LC滤波通路、电流互感器、电压互感器和保护通路，所述的输入端子的输入端连接负荷的中线回路，输出端通过电流互感器连接IGBT控制开关，所述的IGBT控制开关连接LC滤波通路，所述的LC滤波通路通过输出端子连接电力系统的中线回路，所述的电压互感器一端接在IGBT控制开关的集电极上，另一端与LC滤波通路连接，所述的保护通路两端分别连接输入端子和输出端子。

所述的保护通路中设有双向可控硅触发开关。

所述的LC滤波通路中的电抗器为铁硅铝材质的高频电抗器，电容为高频薄膜电容。

所述的控制电路包括采样回路、控制回路、IGBT驱动电路和保护驱动电路，所述的采样回路的输入端分别与电压互感器、电流互感器连接，采样回路的输出端与控制回路连接，所述的控制回路分别连接IGBT驱动电路和保护驱动电路，所述的IGBT驱动电路与IGBT控制开关连接，所述的保护驱动电路与保护通路连接。

所述的采样回路包括数模转换芯片和差分输入运算放大器，采样回路的采样信号包括中线电流输入信号、中线电流输出信号和LC滤波通路两端电压信号，采样信号通过采样回路中的模转换芯片和差分输入运算放大器转换为控制信号后输出给控制回路。

所述的控制回路包括基于DSP芯片的运算电路，所述的控制回路接收采样回路输出的控制信号，通过运算电路提取出中线中的谐波含量，并结合运算电路中的开关信号调制机制发生触发信号触发所述IGBT驱动电路和保护驱动电路。

所述的运算电路采用的算法为针对中线谐波电流的瞬时电流分解算法。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)高精度的数据转换：本发明采用16位4通道高速A/D转换器芯片和误差仅为千分之几的差分输入运算放大器。数据采集通过运算放大器，再传输到高精度的A/D转换芯片，并由算法及控制芯片最终通过算法算出精确的数据；

2)专门针对中线的谐波滤除效果：单线进入，单线输出，接线简单，IGBT开关器件少；

3)拥有数据存储功能：本发明内部配有数据存储芯片，可存储设备在工作过程中的各种状态数据，保护信息，谐波超标信息，中线过流状态；

4)多种工作参数可设：本发明提供了种类繁多的参数，可供用户针对不同的现场进行相应的设置，大大增加了装置使用的灵活性；

5)核心芯片的功能强大：本发明采用最现代的微处理器和和数字信号处理技术，DSP芯片的数据处理功能强大，能迅速的对所采样的数据进行计算和分析，并且能同时处理大批量数据；

6)更新进、更有效的算法：本发明采用新型的专门针对中线谐波电流的瞬时电流分析算法，能够快速准确的提取中线中的各种谐波含量，达到准确的谐波分析的效果；