CN106329528A - 一种电力谐波转换利用装置 - Google Patents

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王爱元
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Abstract

本发明公开了一种电力谐波转换利用装置，包括接入电网上的5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器、内部配置3台转子同轴连接的永磁同步电机的谐波基波转换电机，其中，谐波基波转换电机内分别配置5对极电机、7对极电机和1对极电机；5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器的输出端分别连接5对极电机、7对极电机的三相定子绕组；当5对极电机和7对极电机的定子绕组分别通入三相5次谐波电流、7次谐波电流时，5对极电机和7对极电机做电动机运行带动谐波基波转换电机的转子以1对极电机的基波同步速旋转；1对极电机做发电机运行，通过三相定子绕组向电网输送基波电流。可以减少并利用电网中的谐波产生基波电能，确保电力系统和用电设备的安全、高效率和可靠运行。

Description

一种电力谐波转换利用装置
技术领域
本发明涉及一种应用于对谐波含量进行限制的输配电站、厂矿企业等领域的谐波转换利用装置。
背景技术
电力系统中存在大量的谐波，其产生原因有两个：一是发电机和变压器制造中存在磁性材料的非线性、工艺误差等，引起在使用时产生一定的除基波外的高次谐波；二是近年来出现的非线性负载如变频器驱动的交流电动机、LED照明装置、计算机及其外围设备等，这些设备采用非正弦供电，使用时在电网中产生大量的谐波。
谐波的存在对电力系统产生不利的影响，它使供电线路和用电设备的损耗增大、温升增大，严重影响了电力系统的安全经济运行，降低了用电设备的使用寿命。
对于电力谐波目前有以下三类抑制措施：(1)优化交流发电机和变压器的设计制造，从源头上减少谐波，这种方法受到电机和变压器制造工艺和材料的限制；(2)采用无源电力滤波器消耗谐波，无源电力滤波器与负载并联接入电网，谐波通过无源电力滤波器并消耗在无源电力滤波器的低值电阻上，基波通过负载，这样就保护了负载，这是目前工程中采用的主流技术；(3)采用有源电力滤波器补偿谐波，首先对电网中的谐波进行检测，据此产生等量反向的谐波电流注入到电网中，这种装置复杂，成本较高。
优化交流发电机和变压器的设计制造的方法受到电机和变压器制造工艺和材料的限制，也不可能彻底消除谐波的产生；采用无源电力滤波器的方法把谐波通过低值电阻消耗掉，谐波没有得到有效利用；采用有源电力滤波器的方法，装置制造复杂，谐波也没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是为克服上述问题，提出一种电力谐波转换利用装置，可以减少并利用电网中的谐波产生基波电能，确保电力系统和用电设备的安全、高效率和可靠运行。
本发明的技术方案包括5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器、谐波基波转换电机，其中5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器的输入端接三相交流电网，输出分别接谐波基波转换电机的5对极电机绕组、7对极电机绕组，向谐波基波转换电机提供5次谐波电流、7次谐波电流。谐波基波转换电机无输入输出机械功率，装置内包括3台转子同轴连接的永磁同步电机，3台永磁同步电机分别为5对极电机、7对极电机和1对极电机；当5对极电机和7对极电机的定子绕组分别通入三相5次谐波电流、7次谐波电流时，5对极电机和7对极电机做电动机运行，并带动谐波基波转换电机的转子旋转，其旋转速度为1对极电机的基波同步速；1对极电机在转子旋转磁场的作用下做发电机运行，其定子绕组产生三相基波电动势，接入电网时向电网输送基波电流。
进一步的，为了减小干扰、增加转子轴向平衡，推荐设置1对极电机在中间位置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明提出的谐波基波转换电机的结构示意图。
具体实施方式及效果说明
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示进一步阐述上述技术方案。
一种电力谐波转换利用装置，包括接入电网上的5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器、内部配置3台转子同轴连接的永磁同步电机的谐波基波转换电机，其中，谐波基波转换电机内分别配置5对极电机a、7对极电机b和1对极电机c；5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器的输出端分别连接5对极电机a、7对极电机b的三相定子绕组，电网中的5次谐波和7次谐波通过5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器分别输出5次谐波和7次谐波电流；
当5对极电机a和7对极电机b的定子绕组分别通入三相5次谐波电流、7次谐波电流时，5对极电机a和7对极电机b做电动机运行带动谐波基波转换电机的转子以1对极电机c的基波同步速旋转；1对极电机c做发电机运行，通过三相定子绕组向电网输送基波电流。
谐波基波转换电机内的5对极电机a、7对极电机b和1对极电机c横置，其中1对极电机c设置在中间位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种电力谐波转换利用装置，其特征在于：包括接入电网上的5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器、内部配置3台转子同轴连接的永磁同步电机的谐波基波转换电机，其中，谐波基波转换电机内分别配置5对极电机、7对极电机和1对极电机；5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器的输出端分别连接5对极电机、7对极电机的三相定子绕组，电网中的5次谐波和7次谐波通过5次谐波带通滤波器、7次谐波带通滤波器分别输出5次谐波和7次谐波电流；
当5对极电机和7对极电机的定子绕组分别通入三相5次谐波电流、7次谐波电流时，5对极电机和7对极电机做电动机运行带动谐波基波转换电机的转子以1对极电机的基波同步速旋转；1对极电机做发电机运行，通过三相定子绕组向电网输送基波电流。
2.根据权利要求1所述的一种电力谐波转换利用装置，其特征在于：谐波基波转换电机内的5对极电机、7对极电机和1对极电机横置，其中1对极电机设置在中间位置。
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李健等: "磁通切换永磁电动机的齿槽转矩削弱研究", 《上海电机学院学报》 *

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