諧波吸收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種諧波保護(hù)裝置，它包括在相線和中心線之間并聯(lián)的非線性電阻器和雙極性瞬變電壓抑制TVS管、高頻電容，傳輸線變壓器，高頻電感，指示電路和共模抑制電路。本發(fā)明裝置中的傳輸線變壓器的磁芯和電感磁芯采用納米晶合金環(huán)形磁芯。本發(fā)明對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生的高頻率的諧波和高頻噪聲有抑制作用，防止電網(wǎng)的高頻諧波進(jìn)入用電設(shè)備，同時(shí)抑制電網(wǎng)中的瞬變信號(hào)、浪涌信號(hào)和共模干擾。
【專利說明】諧波吸收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種矯正和吸收電網(wǎng)諧波的電源濾波器，可以吸收電網(wǎng)中的高次諧波，抑制電網(wǎng)中的瞬變信號(hào)和浪涌信號(hào)，特別是一種諧波吸收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、國防及科研部門都大量使用整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐、各種電力電子設(shè)備以及電氣化鐵路大量應(yīng)用。這些負(fù)荷大都具有非線性、沖擊性和不平衡性的特點(diǎn)，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量諧波。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變流技術(shù)日益高頻化，使得高次諧波的影響越來越嚴(yán)重。
[0003]電力污染主要指高次諧波、瞬變、浪涌和高頻噪聲等。這些分量直接對(duì)電網(wǎng)和用戶設(shè)備產(chǎn)生危害。對(duì)電網(wǎng)來說，輸電線路中的諧波電流加上集膚效應(yīng)的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線路損耗增加，輸電能力降低，絕緣加速老化，泄漏電流增大，嚴(yán)重的甚至引起放電擊穿。研究表明，一個(gè)高次諧波的頻率為50kHz，諧波電流只有ImA的諧波在系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量等同于基波狀態(tài)下超過300A電流通過時(shí)產(chǎn)生的熱量。對(duì)于用電設(shè)備來說，諧波可以是電動(dòng)機(jī)損耗增大，發(fā)熱增加，過載能力、壽命和效率降低，甚至造成設(shè)備損壞；容易使電網(wǎng)與用作補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率的并聯(lián)電容器發(fā)生諧振，造成過電壓或過電流，使電容器絕緣老化甚至燒壞；諧波電流流過變壓器繞組，增大附加損耗，使繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，并發(fā)出噪聲；高諧波含量對(duì)電力載波通信的語音通信過程中產(chǎn)生噪聲，數(shù)據(jù)傳輸失真，降低EMS、DAS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，造成集中抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)出錯(cuò)等故障；對(duì)電網(wǎng)中使用的科學(xué)儀器、生產(chǎn)裝置、流水線自控系統(tǒng)、大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理和交換和控制系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，甚至不能發(fā)揮其應(yīng)有的功能。因此，迫切需要消除電網(wǎng)中的高頻諧波。
[0004]目前，這方面國內(nèi)已有研究，普遍采用電源線濾波器，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電源濾波器包括非線性電阻器I，兩個(gè)電感器3、4、四個(gè)電容器2、6、7、8。電感器3和4為在同一納米晶合金磁環(huán)上的同匝數(shù)反向繞制線圈。這種結(jié)構(gòu)對(duì)共模和差模信號(hào)有一定的抑制能力，但是僅用一個(gè)非線性電阻抑制浪涌和瞬變干擾，抑制能力很有限。此外，這種插入串接式結(jié)構(gòu)安裝不方便，應(yīng)用很受限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種諧波吸收裝置，主要解決現(xiàn)有裝置僅用一個(gè)非線性電阻抑制浪涌和瞬變干擾，抑制能力很有限，且這種插入串接式結(jié)構(gòu)安裝不方便，應(yīng)用很受限制等技術(shù)問題；它是一種多功能的電源濾波裝置，不僅對(duì)電網(wǎng)或電網(wǎng)中使用的設(shè)備產(chǎn)生的電涌、尖峰干擾具有一吸收和消除作用，而且對(duì)電網(wǎng)或用電設(shè)備產(chǎn)生的高次諧波、差模和共模干擾具有抑制作用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種電源諧波吸收裝置，其特征在于:它包括在相線和中心線之間并聯(lián)的非線性電阻器和雙極性瞬變電壓抑制TVS管、高頻電容，傳輸線變壓器，高頻電感，指示電路和共模抑制電路。
[0007]所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的傳輸線變壓器磁芯和電感磁芯都是納米晶合金磁環(huán)，傳輸線變壓器磁芯為開縫隙磁芯，電感磁芯為非開縫隙磁芯。
[0008]所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的傳輸線變壓器為升壓變壓器，變比為1:4。
[0009]所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的指示電路包括串聯(lián)的電容，電阻，反并二極管和發(fā)光二極管。
[0010]所述的諧波吸收裝置，其特征在于:該裝置中非線性電阻器和雙極性瞬變電壓抑制TVS管直接并聯(lián)在相線L和中線N之間，第一電容與第一變壓器串聯(lián)，電感作為第一變壓器的負(fù)載連接在第一變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；第二電容與第二變壓器串聯(lián)，第二電感作為第二變壓器的負(fù)載連接在第二變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；第三電容與第三變壓器串聯(lián)，電感作為第三變壓器的負(fù)載連接在第三變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；二極管和發(fā)光二極管反并聯(lián)，然后與第四電容和第一電阻串聯(lián)；第五電容和第六電容串聯(lián)，公共連接點(diǎn)接地。
[0011]所述的諧波吸收裝置，其特征在于:第一到第4電容采用高頻電容CBB22，第五、第六電容采用陶瓷電容，第一電阻為100歐姆，第二電阻為200k歐姆。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
發(fā)明裝置中的傳輸線變壓器的磁芯和電感磁芯采用高初始磁導(dǎo)率、低損耗、高飽和磁通密度的納米晶合金環(huán)形磁芯。本發(fā)明對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生的高頻率的諧波和高頻噪聲有抑制作用，防止電網(wǎng)的高頻諧波進(jìn)入用電設(shè)備，同時(shí)抑制電網(wǎng)中的瞬變信號(hào)、浪涌信號(hào)和共模干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是國內(nèi)普遍采用的電源線濾波器電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是含有高頻諧波的電源時(shí)域波形圖。
[0016]圖4是經(jīng)諧波吸收裝置后的電源時(shí)域波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的電源波形校正濾波裝置(即諧波吸收裝置)包括非線性電阻器2和雙向瞬變電壓抑制二極管(雙極性瞬變脈沖抑制TVS管)1，直接并聯(lián)在相線L和中線N之間，非線性電阻2用于消除電網(wǎng)中的浪涌信號(hào)，雙向瞬變電壓抑制二極管I用于消除電網(wǎng)中瞬變干擾。第一電容3與第一變壓器4串聯(lián)，電感5作為第一變壓器4的負(fù)載連接在第一變壓器的二次繞組上，構(gòu)成高頻吸收電路，吸收高頻諧波；第二電容6與第二變壓器7串聯(lián)，第二電感8作為第二變壓器7的負(fù)載連接在第二變壓器的二次繞組上，構(gòu)成高頻吸收電路，吸收高頻諧波；第三電容9與第三變壓器10串聯(lián)，電感11作為第三變壓器10的負(fù)載連接在第三變壓器的二次繞組上，構(gòu)成高頻吸收電路，吸收高頻諧波；二極管14和發(fā)光二極管15反并聯(lián)，然后與第四電容12和第一電阻13串聯(lián)，第一電阻13取保護(hù)發(fā)光二極管15的作用；第五電容16和第六電容17串聯(lián)，公共連接點(diǎn)接地，用于抑制高頻共模干擾。
[0018]本發(fā)明裝置中的傳輸線變壓器的磁芯和電感磁芯采用納米晶合金環(huán)形磁芯，該磁環(huán)具有很高初始磁導(dǎo)率(大于80000GS/0e)、低損耗(小于25W/kg)、高飽和磁通密度(Bs=L 25T)。因此可以得到體積小、損耗小、發(fā)熱低和溫度穩(wěn)定性好的變壓器和電感，通過變壓器阻抗變換，變壓器的變比為1:4，進(jìn)一步減小電容與電感串聯(lián)諧振回路的阻抗，改善串聯(lián)回路的高頻諧波吸收效果。電容3、6、9、12采用高頻電容CBB22，電容16、17采用陶瓷電容，第一電阻13為100歐姆，用于保護(hù)發(fā)光二極管15，第二電阻18為200k歐姆，用于消除裝置停電時(shí)的剩余電壓。當(dāng)電網(wǎng)中或用電設(shè)備產(chǎn)生快速的瞬變脈沖干擾時(shí)，并聯(lián)在電源上的雙極性瞬變脈沖抑制TVS管I迅速有高阻變?yōu)榈妥瑁绽擞抗β?，使電源電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值；同時(shí)，非線性電阻器2有高阻變?yōu)榈妥鑼?duì)高出變阻器標(biāo)稱電壓值的電壓進(jìn)行釋放，電壓被箝位在變阻器的標(biāo)稱電壓值。在對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生的高頻率的諧波和高頻噪聲有抑制作用，防止電網(wǎng)的高頻諧波進(jìn)入用電設(shè)備，同時(shí)抑制電網(wǎng)中的瞬變信號(hào)、浪涌信號(hào)和共模干擾。
[0019]本發(fā)明裝置采用并聯(lián)連接方式，現(xiàn)場安裝方便。對(duì)含有高頻諧波時(shí)域波形圖如圖3所示的電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并聯(lián)本發(fā)明裝置，其時(shí)域波形圖如圖4所示，對(duì)高頻諧波有很好的吸收作用。
[0020]綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種電源諧波吸收裝置，其特征在于:它包括在相線和中心線之間并聯(lián)的非線性電阻器和雙極性瞬變電壓抑制TVS管、高頻電容，傳輸線變壓器，高頻電感，指示電路和共模抑制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的傳輸線變壓器磁芯和電感磁芯都是納米晶合金磁環(huán)，傳輸線變壓器磁芯為開縫隙磁芯，電感磁芯為非開縫隙磁芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的傳輸線變壓器為升壓變壓器，變比為1:4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波吸收裝置，其特征在于:所述的指示電路包括串聯(lián)的電容，電阻，反并二極管和發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波吸收裝置，其特征在于:該裝置中非線性電阻器和雙極性瞬變電壓抑制TVS管直接并聯(lián)在相線L和中線N之間，第一電容與第一變壓器串聯(lián)，電感作為第一變壓器的負(fù)載連接在第一變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；第二電容與第二變壓器串聯(lián)，第二電感作為第二變壓器的負(fù)載連接在第二變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；第三電容與第三變壓器串聯(lián)，電感作為第三變壓器的負(fù)載連接在第三變壓器的二次繞組上，構(gòu)成吸收高頻諧波的高頻吸收電路；二極管和發(fā)光二極管反并聯(lián)，然后與第四電容和第一電阻串聯(lián)；第五電容和第六電容串聯(lián)，公共連接點(diǎn)接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧波吸收裝置，其特征在于:第一到第4電容采用高頻電容CBB22，第五、第六電容采用陶瓷電容，第一電阻為100歐姆，第二電阻為200k歐姆。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103427420SQ201310385523
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】張建穎 申請(qǐng)人:上海坤友電氣有限公司