CN100555793C

CN100555793C - 多通道谐波抑制装置

Info

Publication number: CN100555793C
Application number: CNB2005100192619A
Authority: CN
Inventors: 任士焱
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: CN1734877A

Abstract

多通道谐波抑制装置，属于电工技术中的电网控制设备，克服现有技术缺点，采用较低电压、较小功率和电流的电感线圈、电容器，降低价格、减少体积和重量，并满足高电压、大电流工况下的需要。本发明变流器原方绕组串联联接于电网母线上，变流器副方设置i个绕组，各绕组分别与一组电感线圈、电容器串联联接，组成i个通道的电感、电容串联谐振回路，各谐振回路电感值L和电容值C在工作频率ω下满足串联谐振条件ωL＝1/ωC；各通道的电感值、电容值C相等，i个绕组的匝数相同，几何尺寸相等。本发明结构简单、价格低、维护使用方便，而且适用于原方为高电压、大电流的系统。

Description

多通道谐波抑制装置

技术领域

本发明属于电工技术中的电网控制设备，特别涉及大功率谐波抑制装置，用于抑制大功率非线性负载产生的谐波电流。

背景技术

申请号02139029.0的中国发明专利申请“谐波抑制装置”，是通过变流器的二次基波绕组、电感线圈和电容器，组成对基波的串联谐振回路，实现变流器一次与二次之间的基波安匝平衡，使变流器对一次基波电流呈现低阻抗，对谐波电流呈现高阻抗，让基波电流顺利通过，有效地抑制谐波电流的大部分。对一次谐波电流的剩余部分，采用设置检测铁芯、检测绕组、运算放大及驱动器、谐波绕组所构成的有源滤波，对剩余谐波电流进一步抵消。这种装置存在如下缺点：(1)由于这种变流器只有一个二次基波绕组，即只有一条支路组成二次基波绕组、电感线圈、电容器串联谐振回路，实现与一次基波电流安匝平衡，当一次侧电流很大时，二次侧电流也会很大，由于电感线圈、电容器的功率很大后，其价格很高、体积和重量也很大，应用受到限制。(2)采用设置检测铁芯、检测绕组、运算放大及驱动器、谐波绕组构成的有源滤波方法，对剩余谐波电流进一步抵消，由于剩余谐波电流所占比重不大，而设置检测铁芯、检测绕组、运算放大及驱动器、谐波绕组构成的有源滤波方法，其复杂程度以及成本都很高、可靠性降低、投入产出比不合算。

发明内容

本发明提出一种多通道谐波抑制装置，克服现有技术上述缺点，采用较低电压、较小功率和电流的电感线圈、电容器，降低价格、减少体积和重量，并满足高电压、大电流工况下的需要。

本发明的多通道谐波抑制装置，包括变流器，变流器原方绕组串联联接于电网母线上，其特征在于所述变流器副方设置i个绕组，各绕组分别与一组电感线圈、电容器串联联接，组成i个通道的电感、电容串联谐振回路，各谐振回路电感值L和电容值C在工作频率ω下满足串联谐振条件ωL＝1/ωC；各通道的电感值、电容值C相等，i个绕组的匝数相同，几何尺寸相等。

所述多通道谐波抑制装置，变流器的主铁芯可以为由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯、或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。

本发明特点为：(1)本发明基于多通道基波磁势平衡原理，通过变流器副方多个等通道的基波串联谐振负载磁势之和，与原方基波磁势相平衡，即W₂₁I₂₁+W₂₂I₂₂……+W_2iI_2i＝W₁I_1f，实现变流器T对原方基波电流I_1f呈现低阻抗，对谐波电流I_1h呈现高阻抗，让基波电流顺利通过，有效地抑制谐波电流。(2)变流器副方采用多个等通道的基波串联谐振负载磁势之和的方案，代替现有技术的一个通道方案，使得每一通道以及总的电感L和电容C的功率将大大降低，因为功率P正比于电流I的平方。例如若采用四个通道，每一通道电流I_2i＝¹/₄I₂(I₂是变流器副方总电流)，每一通道的电感L_i的功率P_i＝I_2i ²·ωL_i＝¹/₁₆I₂ ²·ωL_i，四个通道的总电感功率为4P_i＝¹/₄I₂ ²·ωL_i。由于L₁＝L₂＝L_i＝L(L为一个通道方案的电感值)，所以结论为四个通道方案的电感总功率为一个通道方案电感功率的四分之一，电容功率与电感功率的算法相同。(3)与现有技术相比，本发明不仅结构简单、价格低、维护使用方便，而且适用于原方为高电压、大电流的系统。

附图说明

图1为本发明电路示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明进一步说明。

图1给出了本发明的电路示意图。变流器T的原方绕组W₁串联联接在电网母线1上，电网母线之一端与电网2相接，另一端与谐波源负载3相连；变流器T的i个副方绕组W₂₁、W₂₂……W_2i匝数相同，几何尺寸相等，每个绕组与对应的电感线圈和电容器L₁、C₁，L₂、C₂……L_i、C_i串联联接，组成i个通道的电感、电容串联谐振回路。

所述变流器T的主铁芯C₀可以为由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯，或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。

本多通道谐波抑制装置投入工作后，当原方绕组W₁中通过基波电流I_1f和负载反馈的谐波电流I_1h时，由于副方绕组W₂₁、W₂₂……W_2i匝数相同，几何尺寸相等，每个绕组与对应的L₁、C₁，L₂、C₂……L_i、C_i串联联接，且L₁＝L₂＝……＝L_i，C₁＝C₂＝……＝C_i，因此组成多个等通道的L、C基波串联谐振回路，其谐振频率为基波频率，此时各绕组基波负载阻抗趋近于零，ωL_i＝1/ωC_i，相当于短路。此时变流器T副方多个等通道的基波串联谐振负载磁势之和，与原方基波磁势相平衡，即W₂₁I₂₁+W₂₂I₂₂……+W_2iI_2i＝W₁I_1f，实现变流器T对原方基波电流I_1f呈现低阻抗，对谐波电流I_1h呈现高阻抗，让基波电流顺利通过，有效地抑制谐波电流。

变流器T副方采用多个等通道的基波串联谐振负载磁势之和的方案，代替现有技术的一个通道的方案，使得每一通道以及总的电感L和电容C的功率大大降低。因为功率P正比于电流I的平方。例如若采用四个通道，每一通道电流I_2i＝¹/₄I₂(I₂是变流器的副方总电流，且I₂₁＝I₂₂＝……＝I_2i)，每一通道的电感L_i的功率P_i＝I_2i ²·ωL_i＝¹/₁₆I₂ ²·ωL_i，四个通道的电感总功率4P_i＝¹/₄I₂ ²·ωL_i。由于L₁＝L₂＝……＝L_i＝L，C₁＝C₂＝……＝C_i＝C，L、C为一个通道的方案时电感的值和电容值，其值大小符合串联谐振条件ωL＝1/ωC。所以结论为：四个通道方案的电感总功率为一个通道方案电感功率的四分之一，电容总功率与电感总功率的算法相同，且通道数越多，效果越明显。本发明与现有技术相比，能适用于任意原方大电流、大功率系统的需要，它可以采用更多通道的方案，使用较低电压、较小功率和电流的电感线圈、电容器，来满足高电压、大电流工况下的需要。

Claims

1、一种多通道谐波抑制装置，它包括变流器(T)，该变流器的原方绕组(W₁)串联联接在电网母线(1)上，其特征在于该电网母线之一端与电网(2)相接，另一端与谐波源负载(3)相连；变流器(T)有i个副方绕组(W₂₁、W₂₂......W_2i)，这些绕组的匝数相同，几何尺寸相等，每个绕组与对应的电感线圈L_i和电容器C_i串联联接，组成i个通道的电感、电容串联谐振回路，且L₁＝L₂＝......＝L_i和C₁＝C₂＝......＝C_i，各谐振回路的电感值L_i和电容值C_i在工作频率ω下满足串联谐振条件ωL_i＝1/ωC_i。

2、根据权利要求1所述的多通道谐波抑制装置，其特征在于变流器(T)的主铁芯是由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。