專利名稱：一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于三相電力系統(tǒng)的節(jié)電裝置，尤其涉及一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
目前，降壓節(jié)電技術(shù)和諧波抑制技術(shù)是兩種有效地節(jié)電方法，三相電力系統(tǒng)為保證用戶在電壓波動(dòng)情況下的正常用電，往往會(huì)使電網(wǎng)電壓略高于額定電壓，采用降壓節(jié)電技術(shù)可以減少電網(wǎng)電壓的過(guò)剩供給。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，三相電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷逐漸增多，諧波問(wèn)題也日趨嚴(yán)重，諧波不僅影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行，加速設(shè)備老化，還會(huì)產(chǎn)生大量的畸變功率，通過(guò)諧波抑制技術(shù)可以有效地減少諧波功率損耗，達(dá)到節(jié)約電能的目的。節(jié)電技術(shù)的發(fā)展受到各國(guó)重視，各種節(jié)電設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，但存在著相關(guān)問(wèn)題。例如，分接頭串聯(lián)阻抗調(diào)壓方式無(wú)法平滑調(diào)節(jié)電機(jī)輸入電壓。這種方法雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但顯然精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，無(wú)法達(dá)到節(jié)能的最佳效果。又例如，電力電子技術(shù)在節(jié)電設(shè)備中應(yīng)用廣泛，具體有開關(guān)穩(wěn)壓電源，直流電動(dòng)機(jī)斬波調(diào)速，加熱電源，高頻逆變電弧焊機(jī)，交流電機(jī)變頻調(diào)速，電子鎮(zhèn)流器等等。電力電子器件具有控制靈活、快速、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。然而， 由于電力電子設(shè)備為非線性負(fù)載，電子型節(jié)電設(shè)備的使用可能會(huì)引入諧波量，造成諧波污染及畸變功率損耗，成為另一種形式的電能浪費(fèi)，不是真正意義上的節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，用于三相電力系統(tǒng)，能穩(wěn)定調(diào)節(jié)負(fù)荷電壓以及抑制負(fù)荷諧波，達(dá)到節(jié)電的目的， 并且在三相平衡或不平衡時(shí)均可運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，串接在三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷之間，所述三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷通過(guò)三條相線和一條中性線進(jìn)行連接，所述節(jié)電裝置包括串聯(lián)在三條相線上的電壓穩(wěn)定器，以及串聯(lián)在中性線上且相互并聯(lián)的諧波抑制器和諧波抑制旁路開關(guān)，其中所述電壓穩(wěn)定器包括分別串聯(lián)在三條相線上的三個(gè)相同的穩(wěn)壓模塊，每個(gè)穩(wěn)壓模塊包括調(diào)諧電容、保護(hù)斷路器、調(diào)制電感和兩個(gè)晶閘管，其中，所述兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)后串接所述調(diào)制電感形成一支路，該支路與所述調(diào)諧電容以及保護(hù)斷路器相互并聯(lián)后串接在所屬穩(wěn)壓模塊所處的相線上；所述諧波抑制器包括串接在所述中性線上的阻波電容，以及分別與該阻波電容并聯(lián)的阻波電感和過(guò)壓保護(hù)開關(guān)。上述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其中，所述三相供電電網(wǎng)運(yùn)行在三相狀態(tài)下時(shí)，所述諧波抑制旁路開關(guān)斷開；所述三相供電電網(wǎng)運(yùn)行在缺相狀態(tài)下時(shí)，所述諧波抑制旁路開關(guān)閉合。上述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其中，所述調(diào)諧電容為固定電容或可變電容；所述調(diào)制電感為固定電感或可變電感。上述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其中，所述阻波電容為固定電容或可變電容；所述阻波電感為固定電感或可變電感。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明用于三相電力系統(tǒng)，能穩(wěn)定調(diào)節(jié)負(fù)荷電壓以及抑制負(fù)荷諧波，從而到達(dá)節(jié)電的目的，并且不論三相平衡(不缺相)或不平衡(缺相)，均可運(yùn)行；同時(shí)，本發(fā)明中的諧波抑制器能在三相電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，降低系統(tǒng)的接地電流，具有保護(hù)輸電線路的作用。


圖1是本發(fā)明的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置的結(jié)構(gòu)電路圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，串接在三相供電電網(wǎng)3和三相負(fù)荷4之間，三相供電電網(wǎng)3和三相負(fù)荷4通過(guò)三條相線A、B、C和一條中性線N進(jìn)行連接，所述節(jié)電裝置包括串聯(lián)在三條相線A、B、C上的電壓穩(wěn)定器1，以及串聯(lián)在中性線N上且相互并聯(lián)的諧波抑制器2和諧波抑制旁路開關(guān)K，其中電壓穩(wěn)定器1包括三個(gè)相同的穩(wěn)壓模塊，該三個(gè)穩(wěn)壓模塊分別串聯(lián)在三條相線A、 B、C上，每個(gè)穩(wěn)壓模塊包括調(diào)諧電容Cl、保護(hù)斷路器Si、調(diào)制電感Ll和兩個(gè)晶閘管Thl、 Th2，其中，兩個(gè)晶閘管Thl、Th2反向并聯(lián)后串接調(diào)制電感Ll從而形成一條支路，該支路與調(diào)諧電容Cl以及保護(hù)斷路器Sl相互并聯(lián)后，串接在所屬穩(wěn)壓模塊所處的相線(A、B或C) 上，即通過(guò)相線(A、B或C)串接在三相供電電網(wǎng)3和三相負(fù)荷4之間；在本實(shí)施例中，調(diào)制電感Ll 一端連接三相供電電網(wǎng)3，另一端通過(guò)反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管Thl、Th2連接三相負(fù)荷4 ；諧波抑制器2包括串接在中性線N上的阻波電容C2，以及分別與阻波電容C2并聯(lián)的阻波電感L2和過(guò)壓保護(hù)開關(guān)S2 ；并聯(lián)的諧波抑制器2和諧波抑制旁路開關(guān)K，通過(guò)中性線N串接在三相供電電網(wǎng)3 和三相負(fù)荷4之間。調(diào)諧電容Cl為固定電容或可變電容；調(diào)制電感Ll為固定電感或可變電感；阻波電容C2為固定電容或可變電容；阻波電感L2為固定電感或可變電感。對(duì)于電壓穩(wěn)定器1，首先通過(guò)電壓互感器檢測(cè)本發(fā)明的節(jié)電裝置的出口電壓，用電流互感器檢測(cè)所述節(jié)電裝置的入口電流，該入口電流通過(guò)濾波及相位校正后作為基準(zhǔn)觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)比較所述節(jié)電裝置的出口電壓與設(shè)定電壓的大小，計(jì)算觸發(fā)延時(shí)角，并用所述基準(zhǔn)觸發(fā)信號(hào)按前述的計(jì)算延時(shí)輸出，從而控制晶閘管Thl、Th2的通斷。對(duì)于諧波抑制器2， 在將本發(fā)明的節(jié)電裝置接入三相電力系統(tǒng)前，先用諧波測(cè)定儀分析系統(tǒng)的諧波，然后選擇阻波電感L2和阻波電容C2用以匹配阻斷指定諧波的諧振頻率，阻波電感L2和阻波電容C2 的選取宜適當(dāng)，電感值應(yīng)比較小，電容值可相對(duì)較大，該匹配方法有利于降低裝置成本及縮小裝置體積。本發(fā)明用于三相電力系統(tǒng)中，無(wú)論三相平衡(不缺相)或者不平衡(缺相)，電壓穩(wěn)定器1能自動(dòng)的將三相電壓調(diào)節(jié)為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值以保證三相負(fù)荷4始終運(yùn)行在最佳電壓狀態(tài)。由于三相負(fù)荷4通常工作在較高電壓狀態(tài)下，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定器1中晶閘管Thl、 Th2的導(dǎo)通角可調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定器1的阻抗值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的，導(dǎo)通角越大，可調(diào)電壓越大。三相供電電網(wǎng)3運(yùn)行在三相狀態(tài)下時(shí)，諧波抑制旁路開關(guān)K斷開，諧波抑制器 2正常運(yùn)行，通過(guò)匹配諧波抑制器2中的阻波電感L2和阻波電容C2可將除去三相電力系統(tǒng)中的特定諧波，并能在一定程度上降低其余諧波；在三相電力系統(tǒng)中，中性線上無(wú)基波電流，因而諧波抑制器2的使用不會(huì)影響三相負(fù)荷的功率，但當(dāng)系統(tǒng)故障而導(dǎo)致三相供電電網(wǎng)3運(yùn)行于缺相狀態(tài)下時(shí)，諧波抑制器2會(huì)影響三相負(fù)荷4的功率，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況將諧波抑制旁路開關(guān)K閉合，以確保三相負(fù)荷4的功率，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，諧波抑制器2 的基波阻抗能在很大程度上降低系統(tǒng)的接地電流，因而又有保護(hù)輸電線路的作用。在電壓穩(wěn)定器1和諧波抑制器2中分別并聯(lián)有保護(hù)斷路器Sl和過(guò)壓保護(hù)開關(guān)S2，以防止調(diào)制電感 Li、調(diào)諧電容Cl、阻波電容C2和阻波電感L2產(chǎn)生的諧振。綜上所述，本發(fā)明能有效地穩(wěn)定調(diào)節(jié)負(fù)荷電壓以及抑制負(fù)荷諧波，從而達(dá)到節(jié)電的目的。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，串接在三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷之間， 所述三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷通過(guò)三條相線和一條中性線進(jìn)行連接，其特征在于，所述節(jié)電裝置包括串聯(lián)在三條相線上的電壓穩(wěn)定器，以及串聯(lián)在中性線上且相互并聯(lián)的諧波抑制器和諧波抑制旁路開關(guān)，其中所述電壓穩(wěn)定器包括分別串聯(lián)在三條相線上的三個(gè)相同的穩(wěn)壓模塊，每個(gè)穩(wěn)壓模塊包括調(diào)諧電容、保護(hù)斷路器、調(diào)制電感和兩個(gè)晶閘管，其中，所述兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)后串接所述調(diào)制電感形成一支路，該支路與所述調(diào)諧電容以及保護(hù)斷路器相互并聯(lián)后串接在所屬穩(wěn)壓模塊所處的相線上；所述諧波抑制器包括串接在所述中性線上的阻波電容，以及分別與該阻波電容并聯(lián)的阻波電感和過(guò)壓保護(hù)開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其特征在于，所述三相供電電網(wǎng)運(yùn)行在三相狀態(tài)下時(shí)，所述諧波抑制旁路開關(guān)斷開；所述三相供電電網(wǎng)運(yùn)行在缺相狀態(tài)下時(shí)，所述諧波抑制旁路開關(guān)閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其特征在于，所述調(diào)諧電容為固定電容或可變電容；所述調(diào)制電感為固定電感或可變電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，其特征在于， 所述阻波電容為固定電容或可變電容；所述阻波電感為固定電感或可變電感。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有諧波抑制和穩(wěn)壓功能的節(jié)電裝置，串接在三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷之間，所述三相供電電網(wǎng)和三相負(fù)荷通過(guò)三條相線和一條中性線進(jìn)行連接，所述節(jié)電裝置包括串聯(lián)在三條相線上的電壓穩(wěn)定器，以及串聯(lián)在中性線上且相互并聯(lián)的諧波抑制器和諧波抑制旁路開關(guān)，其中所述電壓穩(wěn)定器包括分別串聯(lián)在三條相線上的三個(gè)相同的穩(wěn)壓模塊，每個(gè)穩(wěn)壓模塊包括調(diào)諧電容、保護(hù)斷路器、調(diào)制電感和兩個(gè)晶閘管；所述諧波抑制器包括串接在所述中性線上的阻波電容，以及分別與該阻波電容并聯(lián)的阻波電感和過(guò)壓保護(hù)開關(guān)。本發(fā)明能穩(wěn)定調(diào)節(jié)負(fù)荷電壓以及抑制負(fù)荷諧波，達(dá)到節(jié)電的目的，并且在三相平衡或不平衡時(shí)均可運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/12GK102427233SQ20111041650
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者喬歆慧, 余志文, 張延遲, 解大, 賈玉健 申請(qǐng)人:上海信元瑞電氣有限公司