專利名稱：電力濾波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力濾波的方法及電力濾波設(shè)備。
背景技術(shù)：
諧波負荷電流是由非線性負荷所產(chǎn)生的。包括開關(guān)模式電源，電子熒光燈鎮(zhèn)流，調(diào)速的 傳動裝置，不間斷電源，磁性鐵心裝置，變頻設(shè)備，整流設(shè)備，電弧爐等。 一方面，隨著經(jīng) 濟的發(fā)展，產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及數(shù)量急劇增長；另一方面，隨著以計算機為代表的敏感設(shè) 備的普及應(yīng)用，對于公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，許多國家和地區(qū)制定了各自的諧波 標準，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。交流諧波的危害性很大，主要有(l)對鄰近弱電系統(tǒng)和并聯(lián)運行的晶閘管裝置產(chǎn)生干 擾；(2)使發(fā)電機的容許負荷降低；(3)使變壓器的噪聲增高、功率損失增大；(4)使接入交 流系統(tǒng)的電容器過載；(5)引起電器的附加發(fā)熱；(6)在三相四線電路中諧波可使中性線過載； (7)使感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變動，并使其功率損失(鐵損、銅損)增加；(8)使互感器的 精確度降級；(9)影響電子計算機的工作；(IO)危害電纜壽命加速電纜老化。目前對于諧波的治理包括-1、 設(shè)置動態(tài)無功補償裝置，以提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力在技術(shù)經(jīng)濟分析可行的條件下，可以在諧波源處設(shè)置動態(tài)無功補償裝置，包括靜止無功補償裝置(SVC-Static Var Compensator)或更先進的靜止同步補償裝置(STATCOM Static Synchronous Compensator)，以獲得補償負荷快速變動的無功需求、改善功率因數(shù)、濾除系 統(tǒng)諧波、減少向系統(tǒng)注入諧波電流、穩(wěn)定母線電壓、降低三相電壓不平衡度等，提高供電系 統(tǒng)承受諧波的能力。2、 設(shè)置無源濾波裝置，以便濾除諧波采用無源元件，包括電容器、電抗器和電阻器組成的調(diào)諧濾波裝置，濾除諧波，減輕諧 波對電氣設(shè)備的危害。3、 采用有源濾波裝置消除諧波利用可關(guān)斷電力電子器件產(chǎn)生與負荷電流中的諧波分量大小相等，相位相反的電流來消 除諧波。上述各類方法對于消除諧波都有一定的效果，但是所用設(shè)備造價昂貴，動輒幾百萬甚至 幾千萬， 一般用戶難以承受。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種電力濾波方法，達到有源濾波的 效果，其方法可靠、設(shè)備簡單、易于制造、運行維護簡單方便、成本低。 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明電力濾波方法的特點是以變比為n的變流器的一次側(cè)串入被濾波單元的進線中，二次側(cè)跨接LC支路，所述LC支路由串聯(lián)連接的電感L和電容C構(gòu)成，所述電感L和電容C 的基波阻抗值分別為Xh Xc，電感電容基波串聯(lián)諧振，并且X^Xc，基波阻抗Z=X「Xc=0，對 于LC支路，其m次諧波阻抗值為ZM=mX「Xe/m= (m-1/m) X。，在所述變流器的一次側(cè)，等效 基波阻抗值為0，等效m次諧波阻抗值為ZM/n2，實現(xiàn)通基波阻諧波的電力濾波。本發(fā)明電力濾波方法的特點也在于在所述LC支路上并聯(lián)設(shè)置用于消耗諧波能力的電阻 元件。在理想干凈的電力系統(tǒng)中，電流和電壓都是純粹的正弦波。實際上，當電流流過與所加 電壓不呈線性關(guān)系的負荷時，就形成非正弦電流，開關(guān)模式電源，電子熒光燈鎮(zhèn)流，調(diào)速的 傳動裝置，不間斷電源，磁性鐵心裝置，變頻設(shè)備，整流設(shè)備，電弧爐等產(chǎn)生大量的諧波危 害系統(tǒng)。諧波有零序諧波是基頻的3整倍數(shù)(3N， N為自然數(shù))，艮卩3， 6, 9， 12， 15， 18， 21， 24， 27， 30，等等。正序諧波是基頻的3整倍數(shù)加1 (3N+1)，艮卩4， 7， 10， 13, 16， 19, 22， 25， 28， 29，等等。負序諧波是基頻的3整倍數(shù)加2 (3N+1)， BPS' 8， 11， 14， 17， 20, 23， 26， 29， 32，等等。分頻諧波1/2， 1/3， 1/4， 1/5等不同的設(shè)備產(chǎn)生不同的諧波，不影響基頻三相對稱的非線性設(shè)備主要產(chǎn)生奇次諧波，如 變頻設(shè)備等；影響基頻三相對稱的非線性設(shè)備產(chǎn)生偶次諧波，如電弧爐。當系統(tǒng)受到某一激勵，如晶閘管的導通或者電弧爐弧燃燒狀態(tài)的變化，因?qū)ê突∪紵?狀態(tài)改變時刻三相電壓值不相等，任兩相之間有電壓差，由于變壓器阻抗非常小， 一般情況 下基波阻抗<0.010，故諧波電流較大。如果增加回路中諧波的阻抗并且消耗諧波的能量，即可降低諧波電流。如圖1濾波原 理圖，BLQ為變流器，其變比為n，變流器的二次側(cè)接有兩條并聯(lián)支路。L、 C為電感、電容，其基波阻抗值為X" Xc， L、 C組成基波串聯(lián)諧振支路，X^Xc，對 于基波這條支路的阻抗為0，基波電流通過這條支路流回變流器，對于變流器的一次側(cè)基波阻抗為0。而對m次諧波的阻抗Z^XrXc/m- (m-l/m) &，變流器一次側(cè)等效m次諧波阻抗為ZM/n2， 通基波阻諧波實現(xiàn)達到電力濾波的目的。對于5次諧波，變流器一次側(cè)等效阻抗為4. 8^/n2;對于7次諧波，變流器一次側(cè)等效 阻抗為6. 86XlAi2;對于ll次諧波，變流器一次側(cè)等效阻抗為10.91X,/n2，可見諧波次數(shù)越 高， 一次側(cè)等效阻抗越高，濾波效果越好。同樣對于分頻諧波，對于l/2次諧波，變流器一次側(cè)等效阻抗為-1.5Xt/n2;對于l/3次 諧波，變流器一次側(cè)等效阻抗為-2.67XL/n2;對于1/5次諧波，變流器一次側(cè)等效阻抗為 -4.8X,/n2，可見分頻諧波分頻的次數(shù)越高， 一次側(cè)等效阻抗越高，濾波效果越好。如圖2， 變流器一次側(cè)等效阻抗-諧波倍數(shù)關(guān)系圖，同時反應(yīng)了的濾波效果與諧波倍數(shù)的關(guān)系。為了達到更好的濾波效果，可在在電感電容的兩端并接阻基波能量消耗支路，或為電阻， 或為含有電阻元件的阻基波電路，消耗諧波能量，進一步消除諧波的影響。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明可以達到有源濾波的效果，其方法可靠、設(shè)備簡單、易于制造、運行維護簡單方 便、成本低。
圖1為濾波原理圖。圖2為變流器一次側(cè)等效阻抗-諧波倍數(shù)關(guān)系圖。圖3為實施例1的電路原理圖。圖4為實施例3的電路原理圖。以下通過具體實施方式
，對本發(fā)明方法及設(shè)備作進一步說明具體實施方式
實施例1:如圖3為濾波電路原理圖，BLQ為變流器，其變比為4，變流器的二次側(cè)接有LC基波諧 振支路，X^X^20Q。 一次側(cè)的基波阻抗=0， 3次諧波阻抗=3.33 0， 5次諧波阻抗=6 0， 7 次諧波阻抗=8.57￡2， 11次諧波阻抗43.63Q。相對于基波阻抗< 0.01 Q ，對于可以將諧波 電流抑制很小的范圍內(nèi)。實施例2:如圖l， BLQ為變流器，其變比為4，變流器的二次側(cè)接有LC基波諧振支路，XC=X,=20 Q， Z為電阻-20Q。 一次側(cè)的基波阻抗=0，各次諧波阻抗"20/42^1.25 Q。對于變流器二次側(cè)，3次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的3/4， 5次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的5/6， 7次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的7/8, 11次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的11/12，諧 波能量被電阻Z消耗，可降低諧波對系統(tǒng)的影響。相對于基波阻抗< 0. 01 Q ，對于可以將諧 波電流抑制很小的范圍內(nèi)。 實施例3:如圖4為三相濾波的原理接線圖，圖中，F(xiàn)X為非線性負荷，是為諧波源的被濾波單元， BYQ為電源，電源基波阻抗< 0. 01 Q ， BLQ為變流器，變流器BLQ以其一次側(cè)串接在FX的 進線中，本實施例中在FX的三相進線中分別串接有變流器BLQ，各相線中的變流器BLQ濾 波參數(shù)相同，其變比為4，變流器的二次側(cè)接有IX基波諧振支路，X^X^30Q, Z為電阻二30 Q。 一次側(cè)的基波阻抗=0，各次諧波阻抗^30/42^1.87 Q。對于變流器二次側(cè)，3次諧波 流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的3/4， 5次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的5/6, 7次諧波流經(jīng)電 阻Z的為諧波電流的7/8， 11次諧波流經(jīng)電阻Z的為諧波電流的11/12，諧波能量被電阻Z 消耗，可降低諧波對系統(tǒng)的影響。對于可以將諧波電流抑制很小的范圍內(nèi)。具體實施中，對于被濾波單元的三相進線，至少在兩相線中分別設(shè)置變流器BLQ及其相 關(guān)濾波電路。
權(quán)利要求
1、電力濾波的方法，其特征是以變比為n的變流器的一次側(cè)串入被濾波單元的進線中，二次側(cè)跨接LC支路，所述LC支路由串聯(lián)連接的電感L和電容C構(gòu)成，所述電感L和電容C的基波阻抗值分別為XL、XC，電感電容基波串聯(lián)諧振，并且XL＝Xc，基波阻抗Z＝XL-XC＝0，對于LC支路，其m次諧波阻抗值為ZM＝mXL-Xc/m＝(m-1/m)XL；在所述變流器的一次側(cè)，等效基波阻抗值為0，等效m次諧波阻抗值為ZM/n2，實現(xiàn)通基波阻諧波的電力濾波。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力濾波的方法，其特征是在所述LC支路上并聯(lián)設(shè)置用于消 耗諧波能力的電阻元件。
全文摘要
電力濾波的方法，其特征是以變比為n的變流器的一次側(cè)串入被濾波單元的進線中，二次側(cè)跨接LC支路，所述LC支路由串聯(lián)連接的電感L和電容C構(gòu)成，所述電感L和電容C的基波阻抗值分別為X<sub>L</sub>、X<sub>C</sub>，電感電容基波串聯(lián)諧振，并且X<sub>L</sub>＝X<sub>C</sub>，基波阻抗Z＝X<sub>L</sub>-X<sub>C</sub>＝0，對于LC支路，其m次諧波阻抗值為Z<sub>M</sub>＝mX<sub>L</sub>-X<sub>C</sub>/m＝(m-1/m)X<sub>L</sub>；在所述變流器的一次側(cè)，等效基波阻抗值為0，等效m次諧波阻抗值為Z<sub>M</sub>/n<sup>2</sup>，實現(xiàn)通基波阻諧波的電力濾波。本發(fā)明電力濾波方法達到有源濾波的效果，其方法可靠、設(shè)備簡單、易于制造、運行維護簡單方便、成本低。
文檔編號H02M1/12GK101330250SQ20081012308
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者張安斌 申請人:張安斌