CN103236700B - 一种减小饱和电抗器谐波的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小饱和电抗器谐波的装置。它包括：一个可控饱和电抗器，一个线性电抗器；可控饱和电抗器与线性电抗器串联后接入电力系统。所述线性电抗器的基波电抗值大于系统电抗的基波电抗值，小于电抗值U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。本发明可减小饱和电抗器谐波，饱和电抗器引起的电力系统电压、电流波形畸变在原有的基础上得到改善。

Description

一种减小饱和电抗器谐波的装置

技术领域

本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种减小饱和电抗器谐波的装置。

背景技术

电抗器在电力系统的应用是非常广泛的。在一部分应用领域，电抗器的电抗值可以是固定的；在许多应用领域，需要电抗值能随着电力系统运行方式的改变而改变。

饱和电抗器利用铁芯的饱和特性来改变电抗值。由于饱和电抗器利用铁芯的非线性特性，所以饱和电抗器的交流电流波形不够好，产生的电流波形畸变还较大，产生高次谐波，尤其是三次谐波比较大。为了减小高次谐波对电力系统的影响，常常需要增加滤波装置。饱和电抗器的滤波装置一般是与饱和电抗器并联连接的三次谐波和五次谐波带通滤波器。大容量的三次谐波和五次谐波带通滤波器的滤波效果不是很好。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种减小饱和电抗器谐波的装置，它结构简单，滤波效果较好，饱和电抗器引起的电力系统电压、电流波形畸变得到改善的装置。

为实现上述目的，本发明采用如下结构：

一种减小饱和电抗器谐波的装置，它包括：一个可控饱和电抗器，一个线性电抗器；可控饱和电抗器与线性电抗器串联后接入电力系统。

所述线性电抗器的基波电抗值大于系统电抗的基波电抗值，线性电抗器的基波电抗值小于电抗值U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

一种减小饱和电抗器谐波的装置，它包括：一个可控饱和电抗器，一个线性电抗器，一个电容器；线性电抗器与电容器并联后构成带阻滤波器与可控饱和电抗器串联，然后接入电力系统。

所述带阻滤波器，对3至9次谐波有较大的阻抗值，对其他谐波的阻抗值较小。

所述带阻滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值三倍以上，带阻滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，带阻滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

一种减小饱和电抗器谐波的装置，它包括：一个可控饱和电抗器，一个滤波器；可控饱和电抗器与滤波器串联后接入电力系统。

所述滤波器是低通滤波器，基波及以下频率有较低的阻抗值，对三次谐波及以上频率有较大的阻抗值。

所述滤波器是带通滤波器，对基波有较低的阻抗值，对其他频率有较高的阻抗值。

所述低通滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值的三倍以上，低通滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，低通滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

所述带通滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值三倍以上，带通滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，带通滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

本发明的有益效果是：增加很简单的设备，即可减小饱和电抗器谐波，饱和电抗器引起的电力系统电压、电流波形畸变在原有的基础上得到改善。

附图说明

图1表示第一种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构；

图2表示第二种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构；

图3表示第三种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构；

其中，1.可控饱和电抗，2.滤波器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

一种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构与连接方式如图1所示。可控饱和电抗器1可以是目前通用的可控饱和电抗器。目前通用的可控饱和电抗器有闭合铁芯，铁芯上有交流电抗线圈，有直流线圈，控制直流线圈中直流电流的大小，可调节饱和电抗器的电抗值。可控饱和电抗器1也可以是调节范围接近开关特性的可控饱和电抗器，即可控饱和电抗器可在接近截止至接近导通之间调节。

可控饱和电抗器1与线性电抗器L串联后接入电力系统。可控饱和电抗器1产生的畸变电流经过线性电抗器L，在线性电抗器L上产生电压。线性电抗器L的电抗值与频率成正比，三次谐波的电抗值是基波电抗值的三倍；同等幅值的基波电流与三次谐波电流，三次谐波电流在线性电抗器L产生的电压是基波电压的三倍，所以，可控饱和电抗器1产生的畸变电流在线性电抗器L上产生比电流波形更严重的电压畸变；该电压畸变虽然比电流畸变更严重，但是，畸变的方向是一致的。可控饱和电抗器1与线性电抗器L串联，可控饱和电抗器1上的电压是可控饱和电抗器处的系统电压减去线性电抗器L上的电压后的剩余电压；所以，可控饱和电抗器1上三次谐波电压的相位与线性电抗器L上的三次谐波电压的相位正好相反；线性电抗器L上的三次谐波电压比例越大，则可控饱和电抗器1上相反的三次谐波电压比例也越大。可控饱和电抗器1上相反的三次谐波电压使可控饱和电抗器1产生的三次谐波电流减小；相反的三次谐波电压越大，三次谐波电流减小越多。可控饱和电抗器1与线性电抗器L串联后，使可控饱和电抗器1产生的三次谐波电流减小，可控饱和电抗器1产生的波形畸变小。

可控饱和电抗器1产生的波形畸变还有高次谐波，例如：5、9、、、次谐波。线性电抗器L的电抗值与频率成正比，比三次谐波更高的谐波分析方法与三次谐波的分析方法相同。都可得出可控饱和电抗器1与线性电抗器L串联后，使可控饱和电抗器1产生的高次谐波电流减小，可控饱和电抗器1产生的波形畸变小。

实际电力系统，可控饱和电抗器1处至等值电源之间有系统电抗（阻抗），该系统电抗（阻抗）是线性的。可控饱和电抗器1产生的畸变电流经过系统电抗，在系统电抗上产生电压降，可控饱和电抗器1安装处电压等于电源基波正弦电压减去系统电抗上电压降。可控饱和电抗器1产生的畸变电流在系统电抗上产生电压波形畸变，从而使可控饱和电抗器1安装处的系统电压波形发生畸变；从而使可控饱和电抗器1安装处的用电设备（用户）的电压发生畸变。如果本发明的线性电抗器L的电抗值等于零时，可控饱和电抗器1安装处电压波形畸变比较大；本发明线性电抗器L的电抗值等于系统电抗时，可控饱和电抗器1安装处电压波形畸变被线性电抗器L分担了一半。如果线性电抗器L的基波电抗是系统电抗的基波电抗值的M倍，则可控饱和电抗器1安装处电压的波形畸变将是原有波形畸变的所以，线性电抗器L的基波电抗值大，有利于减小可控饱和电抗器1产生的电压、电流波形畸变对电力系统的影响。所以，本发明线性电抗器L的基波电抗值应大于系统阻抗基波电抗值。

如果线性电抗器L的电抗值等于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流；可控饱和电抗器1深度饱和，可控饱和电抗器1两端电压接近为零，则线性电抗器L流过最大电抗电流，且等于可控饱和电抗器1额定电流。所以，所述线性电抗器L的电抗值需小于以便可控饱和电抗器1最大能够调节到额定电流。

实施例2：

一种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构与连接方式如图2所示。一个可控饱和电抗器1，一个线性电抗器L，一个电容器C；线性电抗器L与电容器C并联后，与可控饱和电抗器1串联，然后接入电力系统。与实施例1相同的部分不再累赘。

可控饱和电抗器1产生波形畸变的主要因数是：3至9次谐波。更高次谐波由电力系统自身的分布电容即可削弱。所以，进一步提高线性电抗器L处3至9次谐波的阻抗值是有意义的。本实施例在线性电抗器L两端连接电容，构成线性电抗器L与电容器C的并联谐振电路，线性电抗器L与电容器C构成带阻滤波器，3至9次谐波有较大的阻抗值，其他谐波的阻抗值较小。线性电抗器L的三次谐波阻抗值是基波阻抗值的三倍，线性电抗器L与电容C并连的带阻滤波器的特性应更好。所以，带阻滤波器的三次谐波阻抗值应大于基波阻抗值三倍以上。从实施例1可以获知，3至9次谐波的阻抗值与基波阻抗值的差别越大，越有利于减小可控饱和电抗器1产生的波形畸变。

与实施例1同理，带阻滤波器的三次谐波阻抗值应大于系统阻抗三次谐波阻抗值，三次谐波带阻滤波器的基波阻抗值应小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

实施例3：

一种减小饱和电抗器谐波的装置的拓扑结构与连接方式如图3所示。一个可控饱和电抗器1，一个滤波器2；可控饱和电抗器1与滤波器2串联后接入电力系统。与实施例1相同的部分不再累赘。

从实施例1和实施例2可以看出，与可控饱和电抗器1串联的实际上就是一种滤波器。可控饱和电抗器1与滤波器2串联，如果滤波器是比电抗器L有更高品质因数的低通滤波器，基波及以下频率有更好的通过能力，三次谐波及以上频率有更好阻止能力。减小基波电抗值，加大高次谐波电抗值，对于减小可控饱和电抗器1产生的波形畸变有利。只是更高品质因数的低通滤波器结构复杂，投资大。

与实施例2同理，低通滤波器的三次谐波阻抗值应大于基波阻抗值三倍以上，低通滤波器的三次谐波阻抗值应大于系统阻抗三次谐波阻抗值，低通滤波器的基波阻抗值应小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

从实施例1和实施例2可以看出，与可控饱和电抗器1串联的实际上就是一种滤波器。可控饱和电抗器1与滤波器2串联，如果滤波器是带通滤波器，带通滤波器对基波有较好的通过能力，其他频率有较好阻止能力。减小基波电抗值，加大其他谐波电抗值，对于减小可控饱和电抗器1产生的波形畸变有利。只是更高品质因数、大容量带通滤波器结构复杂，投资大。

与实施例2同理，带通滤波器的三次谐波阻抗值应大于基波阻抗值三倍以上，带通滤波器的三次谐波阻抗值应大于系统阻抗三次谐波阻抗值，带通滤波器的基波阻抗值应小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

一种减小饱和电抗器谐波的装置的各部件可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。

Claims (4)

1.一种减小饱和电抗器谐波的装置，其特征是，它包括：一个可控饱和电抗器，一个线性电抗器；可控饱和电抗器与线性电抗器串联后接入电力系统；

所述线性电抗器的基波电抗值大于系统电抗的基波电抗值，线性电抗器的基波电抗值小于电抗值U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

2.一种减小饱和电抗器谐波的装置，其特征是，它包括：一个可控饱和电抗器，一个线性电抗器，一个电容器；线性电抗器与电容器并联后构成带阻滤波器与可控饱和电抗器串联，然后接入电力系统；

所述带阻滤波器，对3至9次谐波有较大的阻抗值，对其他谐波的阻抗值较小；

所述带阻滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值三倍以上，带阻滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，带阻滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

3.一种减小饱和电抗器谐波的装置，其特征是，它包括：一个可控饱和电抗器，一个滤波器；可控饱和电抗器与滤波器串联后接入电力系统；

所述滤波器是低通滤波器，基波及以下频率有较低的阻抗值，对三次谐波及以上频率有较大的阻抗值；

所述低通滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值的三倍以上，低通滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，低通滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。

4.一种减小饱和电抗器谐波的装置，其特征是，它包括：一个可控饱和电抗器，一个滤波器；可控饱和电抗器与滤波器串联后接入电力系统；

所述滤波器是带通滤波器，对基波有较低的阻抗值，对其他频率有较高的阻抗值；

所述带通滤波器的三次谐波阻抗值大于基波阻抗值三倍以上，带通滤波器的三次谐波阻抗值大于系统阻抗三次谐波阻抗值，带通滤波器的基波阻抗值小于U_N为电力系统额定电压，I_N为饱和电抗器额定电流。