CN108695852A - 滤波装置及其节能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤波装置及其节能方法，其中，滤波装置包括整流变压单元、滤波单元、无功补偿单元、控制单元以及电源，所述整流变压单元与所述电源连接输出电信号，输出电信号通过所述滤波单元生成为滤波信号，将滤波信号传送到所述无功补偿单元，所述滤波信号经过补偿运算后输出补偿信号并通过所述控制单元输出。这样，本发明所提供的滤波装置及其节能方法，通过量化的计算减少了装置对谐波造成的电能损耗，提高了所述滤波装置的工作效率及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及滤波技术领域，尤其涉及一种滤波装置及其节能方法。
背景技术
现有的滤波装置包括有源滤波装置及无源滤波装置，在涉及电解铜，电解铝，电解盐的整流变压器输出滤波和电气化铁路，地铁整流变压器输出的滤波及中频炉整流变压器的输出滤波技术中，目前对谐波产生的能耗的原因研究的少，没有对滤波节能量化计算及能耗降低措施的分析，没有有效地对谐波造成的电能损耗的计算方法，易造成对电能的损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种滤波装置及其节能方法。
本发明所提供的滤波装置，包括整流变压单元、滤波单元、无功补偿单元、控制单元以及电源，所述整流变压单元与所述电源连接输出电信号，输出电信号通过所述滤波单元生成为滤波信号，将滤波信号传送到所述无功补偿单元，所述滤波信号经过补偿运算后输出补偿信号并通过所述控制单元输出。
本发明所提供的滤波装置节能的方法，包括如下步骤：
S1用于计算电能总损耗的步骤；
S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤。
本发明所提供的滤波装置及其节能方法，通过量化的计算减少了装置对谐波造成的电能损耗，提高了所述滤波装置的工作效率及使用寿命。
附图说明
图1为本发明所提供的滤波装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的所述整流变压器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例所提供的滤波装置，包括整流变压单元、滤波单元、无功补偿单元、控制单元以及电源，所述整流变压单元与所述电源连接输出电信号，输出电信号通过所述滤波单元生成为滤波信号，将滤波信号传送到所述无功补偿单元，所述滤波信号经过补偿运算后输出补偿信号并通过所述控制单元输出。
本领域技术人员可以理解，本实施例所提供的滤波装置，通过量化的计算减少了装置对谐波造成的电能损耗，提高了所述滤波装置的工作效率及使用寿命。
进一步，所述整流变压单元包括第一整流变压器以及第一整流器，所述第一整流变压器以及第一整流器电路连接。
本领域技术人员可以理解，所述第一整流变压器以及第一整流器电路连接形成单机结构。
进一步，所述滤波装置还包括油箱，所述整流变压单元还包括第二整流变压器及第二整流器，所述第二整流变压器及第二整流器电路连接；所述第一整流变压器与所述第二整流变压器设置在油箱内。
本领域技术人员可以理解，所述第一整流变压器与所述第二整流变压器设置在油箱内，通过电路连接形成双机结构，两种连接方式都可形成12脉波整流电路，处于谐波电流产生的理想状态。
如图2所示，所述整流变压器包括4组滤波电路，每组所述滤波电路包括3组LC电路，所述LC电路与所述LC电路并联连接；所述LC电路包括电感及电容，所述电感与电容串联，所述电感为三相三柱铁芯电感，所述电容为三相一组电路连接；所述整流变压器的阀侧与所述滤波单元并联。
本领域技术人员可以理解，在整流变压器阀侧并联滤波装置，完全补偿阀侧绕组的基波和谐波无功。
实施例二
本实施例所提供的滤波装置节能的方法，包括如下步骤：
S1用于计算电能损耗的步骤；
S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤。
本领域技术人员可以理解，整流器的谐波电流造成的损耗主要是线路损耗和变压器损耗。本实施例所提供的滤波装置节能的方法，通过量化的计算方法减少了装置对谐波造成的电能损耗，提高了所述滤波装置的工作效率及使用寿命。
进一步，所述S1用于计算电能总损耗的步骤包括：
S11用于计算线路损耗的步骤；
S12用于计算变压器损耗的步骤；
S13用于计算电能总损耗的步骤。
进一步，所述S11用于计算线路损耗的步骤包括：
S111计算出线路总电流采用下列公式为其中，It为线路总电流，I1为基波电流，I3、I5、I7、I9、I11、I13为各次谐波电流；
S112计算出电力电容器的容量采用下列公式为 其中，P为有功功率，Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11、Q13为不同时段的无功功率；
S113计算出线路损耗采用下列公式为PL＝SL*0065*0003*t*00569其中，PL为线路损耗，SL为线路视在功率，t为供电时间(小时)。
本领域技术人员可以理解，所有变压器的标称损耗都是在基波下测试的，整流变压器由于整流器是非线性负载，在变压器的绕组中流有大量谐波电流，谐波电流在线路和变压器绕组中会发热损耗有功电能。E＝I2*R*t，I是含有谐波的总电流。包括基波无功电流和谐波无功电流，把这部分无功电流降为0，上式中能耗也降为0。
进一步，所述S12用于计算变压器损耗的步骤包括：
S121利用公式PCU＝Pd*α/2*t*0.569计算出铜损参数，，其中，Pd为变压器基波时短路损耗，α为变压器负荷率，t为工作时间；
S122利用公式Pr＝[(I5/I)*5+(I7/I)*7+(I11/I)*11+(I13/I)*13]*Pt*0.01*t计算出谐波下的铁损参数，其中，Pr为线路载荷损耗；
S123利用公式ΔP＝PCU+Pr，其中，ΔP为变压器的损耗，PCU为铜损，Pr为铁损。
本领域技术人员可以理解，谐波造成的损耗主要是变压器的铁芯附加损耗，谐波电流频率是基波电流的数倍，同样谐波电流在铁芯中造成损耗也是基波电流的数倍。所以，谐波能耗主要是变压器铁损和电动机等。
进一步，所述S13用于计算电能总损耗的步骤包括：
S131利用公式P总＝PL+ΔP计算出总电能损耗，其中，PL为线路损耗，ΔP为变压器的损耗。
进一步，所述S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤包括：
S21在整流器之前补偿基波和谐波无功，
S22将变压器容量减小或不变；
S23将变压器阀侧并联滤波器并补偿阀侧绕组。
进一步，所述S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤还包括：
S24在整流器之前未补偿基波和谐波无功；
S25将变压器容量增大；
S26将变压器阀侧并联滤波器并补偿阀侧绕组。
本领域技术人员可以理解，整流变压器在设计时考虑到变压器对附加损耗的散热问题，实质就是设计容量加大，如果在整流器之前补偿基波和谐波无功，那么线路和变压器只传输有功，附加损耗就会大幅降低。同理，变压器也不需要特殊设计，变压器容量也可以变小。在整流变压器阀侧并联滤波装置，完全补偿阀侧绕组的基波和谐波无功。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种滤波装置，其特征在于，包括整流变压单元、滤波单元、无功补偿单元、控制单元以及电源，所述整流变压单元与所述电源连接输出电信号，输出电信号通过所述滤波单元生成为滤波信号，将滤波信号传送到所述无功补偿单元，所述滤波信号经过补偿运算后输出补偿信号并通过所述控制单元输出。
2.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，所述整流变压单元包括第一整流变压器以及第一整流器，所述第一整流变压器以及第一整流器电路连接。
3.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，所述滤波装置还包括油箱，所述整流变压单元还包括第二整流变压器及第二整流器，所述第二整流变压器及第二整流器电路连接；所述第一整流变压器与所述第二整流变压器设置在油箱内。
4.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，所述整流变压器包括4组滤波电路，每组所述滤波电路包括3组LC电路，所述LC电路与所述LC电路并联连接；所述LC电路包括电感及电容，所述电感与电容串联，所述电感为三相三柱铁芯电感，所述电容为三相一组电路连接；所述整流变压器的阀侧与所述滤波单元并联。
5.一种滤波装置节能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1用于计算电能总损耗的步骤；
S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤。
6.如权利要求5所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S1用于计算电能总损耗的步骤包括：
S11用于计算线路损耗的步骤；
S12用于计算变压器损耗的步骤；
S13用于计算电能总损耗的步骤。
7.如权利要求6所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S11用于计算线路损耗的步骤包括：
S111计算出线路总电流采用下列公式为其中，It为线路总电流，I1为基波电流，I3、I5、I7、I9、I11、I13为各次谐波电流；
S112计算出电力电容器的容量采用下列公式为
其中，P为有功功率，Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11、Q13为不同时段的无功功率；
S113计算出线路损耗采用下列公式为PL＝SL*0.65*0.03*t*0.569，其中，PL为线路损耗，SL为线路视在功率，t为供电时间。
8.如权利要求6所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S12用于计算变压器损耗的步骤包括：
S121利用公式PCU＝Pd*α/2*t*0.569计算出铜损参数，，其中，Pd为变压器基波时短路损耗，α为变压器负荷率，t为工作时间；
S122利用公式Pr＝[(I5/I)*5+(I7/I)*7+(I11/I)*11+(I13/I)*13]*Pt*0.01*t计算出谐波下的铁损参数，其中，Pr为谐波下的变压器铁损；
S123利用公式ΔP＝PCU+Pr，其中，ΔP为变压器的损耗，PCU为铜损，Pr为铁损。
9.如权利要求6所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S13用于计算电能总损耗的步骤包括：
S131利用公式P总＝PL+ΔP计算出总电能损耗，其中，PL为线路损耗，ΔP为变压器的损耗。
10.如权利要求5所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤包括：
S21在整流器之前补偿基波和谐波无功，
S22将变压器容量减小或不变；
S23将变压器阀侧并联滤波器并补偿阀侧绕组。
11.如权利要求5所述的滤波装置节能的方法，其特征在于，所述S2用于根据电能总损耗进行滤波装置节能的步骤还包括：
S24在整流器之前未补偿基波和谐波无功；
S25将变压器容量增大；
S26将变压器阀侧并联滤波器并补偿阀侧绕组。
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