專利名稱：具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
統(tǒng)觀國內(nèi)電能質(zhì)量優(yōu)化、凈化、節(jié)電技術(shù)，皆集中于降壓節(jié)電，在一定程度上達(dá)到節(jié)電，有時(shí)是損失效果而進(jìn)行，例如照明，損失的是照度降低。集中于單個(gè)設(shè)備，如電機(jī)是如何防止大馬拉小車。帶來的缺點(diǎn)是損失起動(dòng)力距，因此在某些情況是不適用的。國外集中于消除線路上的高次諧波以降低線路損耗。此外國內(nèi)外還集中于單機(jī)的功率因數(shù)補(bǔ)償，以達(dá)節(jié)電，多用電容補(bǔ)償。這種方法是最科學(xué)的，但成本較高。實(shí)際上做到將功率因數(shù)補(bǔ)償 COS ,^0.99是十分困難，一般達(dá)到COS ,^0.95就十分可觀。所以一種新型節(jié)能系統(tǒng)急需被研制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對以上問題的提出，而研制一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)，其特征在于包括通過電壓耦合連接電網(wǎng)，對電網(wǎng)上的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判別的電壓取樣檢測器；連接電壓取樣檢測器，對電壓取樣檢測器采集到的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判斷處理， 并產(chǎn)生控制信號，控制電壓調(diào)節(jié)器處于零阻抗、正阻抗或負(fù)阻抗?fàn)顟B(tài)的電壓數(shù)據(jù)處理DSP;連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，對電壓數(shù)據(jù)處理DSP的控制信號進(jìn)行響應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)幅度和同頻同相50Hz修正正弦波的電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器；連接電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生足夠的能量以補(bǔ)充市電電網(wǎng)電壓的降低的電壓功率放大器；連接電壓功率放大器，用于將同頻同相的50Hz正弦電壓送入電網(wǎng)，并疊加在原電網(wǎng)供電電壓之上的電壓調(diào)節(jié)器；連接到電網(wǎng)上，進(jìn)行電流采樣的電流取樣檢測器；連接電流取樣檢測器，對電流取樣檢測器采集的電流信號進(jìn)行波形分析、比較，產(chǎn)生同電流中諧波幅度相反，相位和頻率相同正弦波控制指令的電流數(shù)據(jù)處理DSP ；連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，對電流數(shù)據(jù)處理DSP發(fā)出控制指令進(jìn)行響應(yīng)的諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器；連接諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器，對諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行放大處理的諧波電流功率放大器；還包括分別同電壓數(shù)據(jù)處理DSP、電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和電流數(shù)據(jù)處理DSP相連接的主控器。還包括連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電壓補(bǔ)償能力拓展的備用功率拓展器和電壓擴(kuò)展信號發(fā)生器；連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電流補(bǔ)償能力拓展的諧波電流拓展器和諧波電流拓展驅(qū)動(dòng)器。還包括分別同電壓調(diào)節(jié)器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和主控器相連接，對用電低峰時(shí)多的能量進(jìn)行存儲，對用電高峰時(shí)電能不足進(jìn)行補(bǔ)充的充電器和蓄電池。同現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，具體如下1、裝機(jī)前后加工同樣工時(shí)的產(chǎn)品，節(jié)電約達(dá)到20 30%。2、徹底消除中線電流、自動(dòng)消除系統(tǒng)諧振(一般諧波在線路上的諧波電流占35% 左右，諧波電壓約40%之間，因此諧波功率約占15%左右，因此此部分損耗就沒有了)。3、功率因數(shù)提高到COS ^彡0. 99。另外，本系統(tǒng)根據(jù)快速制動(dòng)類負(fù)載電機(jī)存在負(fù)發(fā)電過程的特性，采用能量回饋節(jié)能系統(tǒng)將電機(jī)發(fā)電過程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)變成與電網(wǎng)同頻同相的交流電，經(jīng)多重噪聲濾波環(huán)節(jié)后連接到交流電網(wǎng)，也可輸送到蓄電池存貯，從而使能量回饋到電網(wǎng)，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分顯著1)回饋到電網(wǎng)的電能達(dá)到發(fā)電能量的97%以上；2) 節(jié)能環(huán)保，增加經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益；幻提高供電的可靠性和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。由本相進(jìn)來的能量，是由市電供給，它們隨時(shí)間在電壓數(shù)值上是不穩(wěn)定的。例如高峰時(shí)低于標(biāo)準(zhǔn)3X380V AC，在低峰時(shí)高于3X380V AC。我們將低峰時(shí)多的能量送達(dá)蓄電池中存一部分，在電網(wǎng)出現(xiàn)晃電時(shí)，能在極短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充到電網(wǎng)中，還有另外一部分送到電流諧波抑制和抵消的功放中，以產(chǎn)生足夠大的反向的各種諧波去抵消電網(wǎng)中外來的和內(nèi)部高發(fā)設(shè)備產(chǎn)生的諧波。 當(dāng)然在進(jìn)行COS #中處理時(shí)也要求一定的能量，這些能量也由多余的供電壓來供給。除了上述所耗的能量，多余的部分則由蓄電池存貯，以供高峰電壓降低時(shí)，提升電壓而需要的能量。同時(shí)，在低峰時(shí)也可儲存一部分能量，采用大功率燃料蓄電池存貯低峰電能，可保證整個(gè)終端電網(wǎng)1分鐘到30分鐘的用電，對工業(yè)用戶來說既安全又經(jīng)濟(jì)。

本實(shí)用新型具有三幅附圖圖1為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中電壓調(diào)節(jié)器原理圖；圖3為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中三相電壓開關(guān)型逆變電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖6所示，該具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)包括通過電壓耦合連接電網(wǎng)，對電網(wǎng)上的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判別的電壓取樣檢測器；連接電壓取樣檢測器，對電壓取樣檢測器采集到的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判斷處理，并產(chǎn)生控制信號，控制電壓調(diào)節(jié)器處于零阻抗、正阻抗或負(fù)阻抗?fàn)顟B(tài)的電壓數(shù)據(jù)處理DSP;連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，對電壓數(shù)據(jù)處理DSP的控制信號進(jìn)行響應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)幅度和同頻同相50Hz修正正弦波的電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器；連接電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生足夠的能量以補(bǔ)充市電電網(wǎng)電壓的降低的電壓功率放大器；連接電壓功率放大器，用于將同頻同相的50Hz正弦電壓送入電網(wǎng)， 并疊加在原電網(wǎng)供電電壓之上的電壓調(diào)節(jié)器；連接到電網(wǎng)上，進(jìn)行電流采樣的電流取樣檢測器；連接電流取樣檢測器，對電流取樣檢測器采集的電流信號進(jìn)行波形分析、比較，產(chǎn)生同電流中諧波幅度相反，相位和頻率相同正弦波控制指令的電流數(shù)據(jù)處理DSP;連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，對電流數(shù)據(jù)處理DSP發(fā)出控制指令進(jìn)行響應(yīng)的諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器；連接諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器，對諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行放大處理的諧波電流功率放大器；還包括分別同電壓數(shù)據(jù)處理DSP、電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和電流數(shù)據(jù)處理DSP相連接的主控器。為時(shí)該系統(tǒng)適用不同需要還包括連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電壓補(bǔ)償能力拓展的備用功率拓展器和電壓擴(kuò)展信號發(fā)生器；連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電流補(bǔ)償能力拓展的諧波電流拓展器和諧波電流拓展驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)系統(tǒng)特性還可增加分別同電壓調(diào)節(jié)器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和主控器相連接，對用電低峰時(shí)多的能量進(jìn)行存儲，對用電高峰時(shí)電能不足進(jìn)行補(bǔ)充的充電器和蓄電池， 使系統(tǒng)具有UPS功能。其中電壓調(diào)節(jié)器本裝置是將與電源同頻同相的50Hz正弦電壓送入電網(wǎng)，并疊加在原電網(wǎng)供電電壓之上，以做到提升電壓之用。電壓功率放大器(大功率正弦波電壓發(fā)生器)本級是產(chǎn)生足夠的能量以補(bǔ)充市電電網(wǎng)電壓的降低。本級重點(diǎn)是IGBT的驅(qū)動(dòng)及輸出。電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器(同頻同相正弦波發(fā)生器)本級因是實(shí)時(shí)補(bǔ)充進(jìn)行，因此有必要使用電壓檢測及微機(jī)控制修正產(chǎn)生相應(yīng)幅度和同頻同相50Hz之正弦波。電流2-50次諧波檢測與產(chǎn)生本級要求動(dòng)作響應(yīng)少于1ms，以便快速動(dòng)態(tài)反應(yīng)出電網(wǎng)內(nèi)諧波的情況并產(chǎn)生幅度相反，相位和頻率相同的各種正弦波。諧波電流放大器在2-50次諧波電流產(chǎn)生后送入本級，要求無失真的放大到和電網(wǎng)絕對值相同的水平上。諧波電流耦合器將上述功率電流送入電網(wǎng)上達(dá)到清潔電網(wǎng)之目的。功率因數(shù)的調(diào)整與檢測本級是實(shí)時(shí)檢測(每IOms檢測一次)，檢測約用10微妙時(shí)間，在IOms內(nèi)完成調(diào)整指令及動(dòng)作到位。本級將結(jié)果送到電壓和電流級中，調(diào)整功率因數(shù)，使其達(dá)到COS #彡0. 98。下面對上述系統(tǒng)的部分模塊做如下詳解由圖2所示電壓調(diào)節(jié)器原理圖可知，其中& Kv Kw，三者是安全用旁路開關(guān)。Tu Tv Tw為三相變壓器結(jié)構(gòu)的阻抗Zu Zv 4。其為升壓結(jié)構(gòu)，即Tu等原邊匝數(shù)小于Tv副邊匝數(shù)，Tv和Tff皆和Tv是一樣的。Lu Lv Lff和Cu Cv Cff 為高頻電感和電容他們的工作頻率應(yīng)于20千赫左右。它們的作用是濾除網(wǎng)絡(luò)中的高頻電壓諧波，其大部分是由Tu Tv Tw傳送過來的。當(dāng)然為了防止高頻干擾傳向電網(wǎng)入端，于實(shí)踐中類似的結(jié)構(gòu)也會加入到開關(guān)的前端。三相功率輸出級(電壓功率放大器及備用功率擴(kuò)展)如圖3所示相電壓開關(guān)型逆變電路簡圖是一個(gè)三相電壓開關(guān)型逆變電路，負(fù)載為星型接法，在此我們將交流電機(jī)變頻轉(zhuǎn)動(dòng)控制的空間矢量PWM控制技術(shù)移植于本實(shí)用新型中， 做成三相逆變控制。電壓數(shù)據(jù)處理DSP有機(jī)的組合在一起，就形成一個(gè)串聯(lián)在電網(wǎng)電路中的可變阻抗。于是就完成主電網(wǎng)的穩(wěn)壓作用。即可將電壓穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)市電電壓值，同時(shí)也完成了將低峰多余能量存貯，到高峰時(shí)，釋放出來的任務(wù)。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)，其特征在于包括通過電壓耦合連接電網(wǎng)，對電網(wǎng)上的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判別的電壓取樣檢測器；連接電壓取樣檢測器，對電壓取樣檢測器采集到的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判斷處理，并產(chǎn)生控制信號，控制電壓調(diào)節(jié)器處于零阻抗、正阻抗或負(fù)阻抗?fàn)顟B(tài)的電壓數(shù)據(jù)處理DSP;連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，對電壓數(shù)據(jù)處理DSP的控制信號進(jìn)行響應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)幅度和同頻同相50Hz修正正弦波的電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器；連接電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生足夠的能量以補(bǔ)充市電電網(wǎng)電壓的降低的電壓功率放大器；連接電壓功率放大器，用于將同頻同相的50Hz正弦電壓送入電網(wǎng)，并疊加在原電網(wǎng)供電電壓之上的電壓調(diào)節(jié)器；連接到電網(wǎng)上，進(jìn)行電流采樣的電流取樣檢測器；連接電流取樣檢測器，對電流取樣檢測器采集的電流信號進(jìn)行波形分析、比較，產(chǎn)生同電流中諧波幅度相反，相位和頻率相同正弦波控制指令的電流數(shù)據(jù)處理DSP ；連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，對電流數(shù)據(jù)處理DSP發(fā)出控制指令進(jìn)行響應(yīng)的諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器；連接諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器，對諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行放大處理的諧波電流功率放大器；還包括分別同電壓數(shù)據(jù)處理DSP、電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和電流數(shù)據(jù)處理DSP相連接的主控器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)，其特征在于還包括連接電壓數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電壓補(bǔ)償能力拓展的備用功率拓展器和電壓擴(kuò)展信號發(fā)生器；連接電流數(shù)據(jù)處理DSP，進(jìn)行電流補(bǔ)償能力拓展的諧波電流拓展器和諧波電流拓展驅(qū)動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)，其特征在于還包括分別同電壓調(diào)節(jié)器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和主控器相連接，對用電低峰時(shí)多的能量進(jìn)行存儲，對用電高峰時(shí)電能不足進(jìn)行補(bǔ)充的充電器和蓄電池。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能的有源濾波處理系統(tǒng)，其特征在于包括通過電壓耦合連接電網(wǎng)，對電網(wǎng)上的電壓大小數(shù)量進(jìn)行判別的電壓取樣檢測器，電壓數(shù)據(jù)處理DSP，電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器，電壓功率放大器，電壓調(diào)節(jié)器；連接到電網(wǎng)上，進(jìn)行電流采樣的電流取樣檢測器，電流數(shù)據(jù)處理DSP，諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器，諧波電流功率放大器；及還包括分別同電壓數(shù)據(jù)處理DSP、電壓補(bǔ)償信號發(fā)生器、諧波信號形成驅(qū)動(dòng)器和電流數(shù)據(jù)處理DSP相連接的主控器。該系統(tǒng)能徹底消除中線電流和自動(dòng)消除系統(tǒng)諧振，并且能夠大幅度提高功率因數(shù)，達(dá)到良好的節(jié)電效果；同時(shí)該系統(tǒng)還具有充放電的功能，以提高供電的可靠性和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
文檔編號H02J3/01GK202142859SQ20112043195
公開日2012年2月8日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉明日 申請人:劉明日