CN102354979A - 谐波治理及动态无功补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐波治理及动态无功补偿电路，包括：无功补偿电路及谐波治理电路，无功补偿电路与谐波治理电路串联，无功补偿电路包括并联的第一组晶闸管投切电容器和第二组晶闸管投切电容器，谐波治理电路包括并联的三组不同频段的滤波器，分别滤除第5、7、11次谐波。本发明能够经济而又有效的消除了由谐波引起的安全隐患，功率因数也达到国家要求，确保了电路的安全、经济运行，解决了干燥工段供电设备由于谐波集肤效应引起的各种继电电路和导线发热等一系列问题，有效降低了供电设备的损耗，保证了设备的安全运行。

Description

谐波治理及动态无功补偿电路
技术领域
本发明涉及电力电子系统领域，特别是涉及一种谐波治理及动态无功补偿电路。
背景技术
电能是现代社会生产和人民生活中必不可少的重要能源，现有的有源电力滤波器APF和无源滤波器PPF相结合的混合有源电力滤波器中，并联APF+并联PPF型缺点是APF容量较大，电网和APF以及APF和PPF之间存在谐波通道，存在谐振的可能，且该装置对电网端谐波电压敏感，只适合电流源型谐波负载。并联PPF+与其串联的APF型缺点仍是对电网端谐波电压敏感，只适合电流源型谐波负载。串联APF+并联PPF型缺点是由于APF的串入需要加入耦合变压器，连接和维修不方便，且引入了负载电压的畸变。串联APF1+与并联PPF相串联的APF2型由于采用了两个APF，成本很高，较难广泛应用。
随着电力电子技术的发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，例如变压器中主负荷为大功率变频电机，产生的谐波电压、谐波电流特别严重，注入公共连接点的谐波严重超标，通过检测发现，电路第5、7、11次谐波电流特别严重，并造成变压器附加变热，温升超标，功率损耗增大，噪声增大，变压器出力下降，同时对系统的安全运行造成威胁。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种谐波治理及动态无功补偿电路，能够解决经济有效的治理电网谐波，进而解决由此引起的变压器附加变热，温升超标，功率损耗增大，噪声增大，变压器出力下降，同时对系统的安全运行造成威胁的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种谐波治理及动态无功补偿电路，包括：无功补偿电路及谐波治理电路，所述无功补偿电路与谐波治理电路串联，所述无功补偿电路包括并联的第一组晶闸管投切电容器和第二组晶闸管投切电容器，所述谐波治理电路包括并联的三组不同频段的滤波器，分别滤除第5、7、11次谐波。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一、第二组晶闸管投切电容器均包括三组并联支路，所述支路包括：一晶闸管、一二极管、一补偿电容和一补偿电阻，所述晶闸管和二极管反并联构成晶闸管阀组，所述补偿电容和补偿电阻串联并且并联于晶闸管阀组。
在本发明一个较佳实施例中，所述三组并联支路分别接入电网的三相中。
在本发明一个较佳实施例中，所述每组频段的滤波器均包括三组并联的LC滤波器，所述第5次和第7次的每组LC滤波器包括串联的第一电容和第一电感，所述第一电容上并联第二电感，所述第11次的每组LC滤波器包括串联的第二电容和第三电感，所述每组LC滤波电路均串接于晶闸管投切电容器的每组支路。
在本发明一个较佳实施例中，所述LC滤波电路中的滤波电容器是全膜电容器。
在本发明一个较佳实施例中，所述LC滤波电路中的滤波电感器是带铁芯电感器。
本发明的有益效果是：本发明以低成本高可靠性的无源LC滤波为主，采用3频滤波回路，来吸收5、7、11次及以上次数的谐波，另外电路采用动态无功补偿电路，实现电路装置实施快速动态响应补偿，从而经济而又有效的消除了由谐波引起的安全隐患，功率因数也达到国家要求，确保了系统的安全、经济运行，解决了干燥工段供电设备由于谐波集肤效应引起的各种继电系统和导线发热等一系列问题，有效降低了供电设备的损耗，保证了设备的安全运行。
附图说明
图1是本发明谐波治理及动态无功补偿电路的工作电路图；
附图中各部件的标记如下：动态无功补偿电路1、第一组晶闸管投切电容器11、第二组晶闸管投切电容器12、谐波治理电路2、第5次滤波器21、第7次滤波器22、第11次滤波器23。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：动态无功补偿电路1和谐波治理电路2，动态无功补偿电路1和谐波治理电路2串联接入电网。
动态无功补偿电路1包括第一组晶闸管投切电容器11和第二组晶闸管投切电容器12，谐波治理电路2包括第5次滤波器21、第7次滤波器22和第11次滤波器23，动态无功补偿电路1由第一组晶闸管投切电容器11和第二组晶闸管投切电容器12并联组成，一晶闸管和一二极管反并构成的晶闸管阀组和补偿电容电阻并联组成一支路，三组支路并联构成一组晶闸管投切电容器11，三组支路分别接入电网的三相中，无功补偿电路降低了负荷的电流波形总畸变率，并且使功率因数达到国家要求，大大降低了电网损耗。
进一步，谐波治理电路2包括并联的三组不同频段的第5次滤波器21、第七次滤波器22、第11次滤波器23，分别滤除第5、7、11次谐波，每组频段的滤波器包括三组并联的LC滤波器，第5次和第7次的每组LC滤波器包括串联的第一电容和第一电感，第一电容上并联第二电感，第11次的每组LC滤波器包括串联的第二电容和第三电感，每组LC滤波电路串接于晶闸管投切电容器的每组支路，谐波处理电路采用低成本高可靠性的无源LC滤波电路来分别吸收第5、7、11次及以上的谐波，具有极高的吸收率，解决了谐波电流会使电机寿命减小和影响其他电力用户的问题。
进一步，LC滤波电路中的滤波电容器是全膜电容器，当过电压产生时，电容器不击穿，并自动将瞬间过压的能量释放，具有过电压保护性能；当电流超出允许值时，电容器内部压力保险将切断电源，具有过流、过热保护性能。
进一步，LC滤波电路中的滤波电感器采用取向硅晶片且具有合理的气隙，具有良好的线性，并且具有温度保护的作用。
进一步，该电路对于5、7、11次谐波电流吸收率达到70%，相应次数的谐波电压满足GB/T14549-93要求，响应时间最小为20ms，补偿的平均功率因数≥0.95，≤1.00。补偿过程中电网电压波动满足国家标准GB/12326-90要求。
进一步，电路中采用的滤波电容器的线电流密度为0.12A/米，课承受冲击短路电流能力为60A，使用环境温度为-25℃到+55℃，温度系数为0.015%，以环境温度20℃为基准，温度从-20℃到+55℃，其电容量变化不超过+0.006，电容损耗小于0.001（tgδ）,电容量年衰退率不大于0.02%。
进一步，电路中采用的滤波电感器采用变流换位工艺及抽真空浸渍，单个电抗的运行噪音，在工频时<45db,在谐波环境下<55db。
该主变谐波治理及动态无功补偿电路的工作过程如下：当电路检测到驱动信号后，晶闸管阀组中二极管先导通，电路给补偿电容器充电，使补偿电容器两端电压达到电路电压的峰值，再当晶闸管两端电压过零时触发导通，从而实现滤波器的快速投入和切除，当通过的电流为零时晶闸管截止，滤波器停止投切和切除。
区别于现有技术，该谐波治理及动态无功补偿电路采用无源LC滤波器和动态无功补偿器，不仅能够动态补偿负荷所消耗的无功功率，还能吸收负荷所产生的大量谐波电流。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种谐波治理及动态无功补偿电路，其特征在于，包括：无功补偿电路及谐波治理电路，所述无功补偿电路与谐波治理电路串联，所述无功补偿电路包括并联的第一组晶闸管投切电容器和第二组晶闸管投切电容器，所述谐波治理电路包括并联的三组不同频段的滤波器，分别滤除第5、7、11次谐波。
2.根据权利要求1所述的动态无功补偿和谐波处理电路，其特征在于：所述第一、第二组晶闸管投切电容器均包括三组并联支路，所述支路包括：一晶闸管、一二极管、一补偿电容和一补偿电阻，所述晶闸管和二极管反并联构成晶闸管阀组，所述补偿电容和补偿电阻串联并且并联于晶闸管阀组。
3.根据权利要求2所述的动态无功补偿和谐波处理电路，其特征在于：所述三组并联支路分别接入电网的三相中。
4.根据权利要求1所述的动态无功补偿和谐波处理电路，其特征在于：所述每组频段的滤波器均包括三组并联的LC滤波器，所述第5次和第7次的每组LC滤波器包括串联的第一电容和第一电感，所述第一电容上并联第二电感，所述第11次的每组LC滤波器包括串联的第二电容和第三电感，所述每组LC滤波电路均串接于晶闸管投切电容器的每组支路。
5.根据权利要求1所述的动态无功补偿和谐波处理电路，其特征在于：所述LC滤波电路中的滤波电容器是全膜电容器。
6.根据权利要求1所述的动态无功补偿和谐波处理电路，其特征在于：所述LC滤波电路中的滤波电感器是带铁芯电感器。
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