CN109510207A - 高频谐波隔离装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种高频谐波隔离装置及其工作方法，其中，该装置包括：高阻抗谐波隔离模块，高阻抗谐波隔离模块的输出端为高频谐波隔离装置的输出端，高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，高阻抗谐波隔离模块包括电容和可调电感，高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段可调；谐波低通模块，谐波低通模块的输出端与高阻抗谐波隔离模块的输入端串联，谐波低通模块的输入端为高频谐波隔离装置的输入端，谐波低通模块在待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，谐波低通模块包括电容和可调电感，谐波低通模块的阻抗和频段可调。该方案可以达到隔离治理高频谐波的目的，阻抗和频段可调，可以满足不同情况隔离高频谐波的需求。

Description

高频谐波隔离装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种高频谐波隔离装置及其工作方法。

背景技术

生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。

上述谐波除了低频分量外，还含有高频分量，高频分量主要对通信设备产生影响，轻则影响通信质量，重则危及通信设备和维护人员安全。这些高频谐波会沿电网传导，并在电力线载波频率范围内产生干扰，所以必须采取一定的技术措施。

现有技术中采用阻波器来隔离高频谐波，但是，阻波器的阻抗和频率不可调，使得无法适应不同的隔离要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种高频谐波隔离装置，以解决现有技术中阻波器的阻抗和频率不可调的技术问题。该高频谐波隔离装置包括：

高阻抗谐波隔离模块，所述高阻抗谐波隔离模块的输出端为所述高频谐波隔离装置的输出端，所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，其中，所述高阻抗谐波隔离模块包括电容和可调电感，所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段可调；

谐波低通模块，所述谐波低通模块的输出端与所述高阻抗谐波隔离模块的输入端串联，所述谐波低通模块的输入端为所述高频谐波隔离装置的输入端，所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，其中，所述谐波低通模块包括电容和可调电感，所述谐波低通模块的阻抗和频段可调。

本发明实施例还提供了一种上述任意的高频谐波隔离装置的工作方法，以解决现有技术中阻波器的阻抗和频率不可调的技术问题。该方法包括：

调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，使得所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态；

调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率，使得所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态。

在本发明实施例中，高频谐波隔离装置包括高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块，高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，来阻隔高频谐波，使得高频谐波难以传出或使高频谐波大幅衰减；谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的结合达到了高阻抗结合低阻抗来隔离治理高频谐波的目的，将高频干扰降低到可以接受的水平；同时，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的阻抗和频段可调，使得上述高频谐波隔离装置可以满足不同情况隔离高频谐波的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种高频谐波隔离装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种高频谐波隔离装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种高频谐波隔离装置的工作方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，提供了一种高频谐波隔离装置，如图1所示，该高频谐波隔离装置包括：

高阻抗谐波隔离模块101，所述高阻抗谐波隔离模块的输出端为所述高频谐波隔离装置的输出端，所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段(例如，可以是30kHz-500kHz的频段)内谐振呈高阻抗状态，其中，所述高阻抗谐波隔离模块包括电容和可调电感，所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段可调；

谐波低通模块102，所述谐波低通模块的输出端与所述高阻抗谐波隔离模块的输入端串联，所述谐波低通模块的输入端为所述高频谐波隔离装置的输入端，所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，其中，所述谐波低通模块包括电容和可调电感，所述谐波低通模块的阻抗和频段可调。

由图1所示可知，在本发明实施例中，高频谐波隔离装置包括高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块，高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，来阻隔高频谐波，使得高频谐波难以传出或使高频谐波大幅衰减；谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的结合达到了高阻抗结合低阻抗来隔离治理高频谐波的目的，将高频干扰降低到可以接受的水平；同时，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的阻抗和频段可调，使得上述高频谐波隔离装置可以满足不同情况隔离高频谐波的需求。

具体实施时，高阻抗、低阻抗中“高”和“低”是一个相对概念，其含义依赖于模块的特性。高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，阻隔谐波，使其难以传出或被大幅衰减；谐波低通模块在待隔离谐波频段内处于低阻抗状态，两模块共同作用，以实现高频谐波隔离装置的功能。“高”和“低”仅仅指功能模块的形态，不同的阻抗是区分它们的依据。

具体实施时，如图2所示，上述高阻抗谐波隔离模块101，包括：第一可调电感L1、第二可调电感L2、第一电容C1、第二电容C2以及电阻R1，其中，

所述第一可调电感L1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述电阻R1的第一端连接，所述第一可调电感L1的第一端、所述第二电容C2的第一端以及所述第二可调电感L2的第一端连接，作为所述高阻抗谐波隔离模块的输出端，所述电阻R1的第二端、所述第二电容C2的第二端以及所述第二可调电感L2的第二端连接，作为所述高阻抗谐波隔离模块的输入端。

具体实施时，为了使得上述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态阻隔高频谐波，在组建高阻抗谐波隔离模块时，可以合理选择第一电容C1、第二电容C2、第一可调电感L1以及第二可调电感L2，以使高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态。例如，可以通过以下方式来确定第一电容C1、第二电容C2、第一可调电感L1以及第二可调电感L2：

例如，知晓待隔离谐波频段的情况下，即知晓高阻抗谐波隔离模块的频段的频率，此时，可以根据工程经验来确定第一可调电感L1的电感值和第二可调电感L2的电感值，此后，可以通过以下公式确定第一电容C1和第二电容C2的电容值：

其中，f为高阻抗谐波隔离模块的频段的频率；L为电感值，当L为第一可调电感L1的电感值时，C为第一电容C1的电容值；当L为第二可调电感L2的电感值时，C为第二电容C2的电容值。

具体实施时，为了满足不同情况隔离高频谐波的需求，在本实施例中，本申请发明人提出，通过调节第一可调电感L1以及第二可调电感L2的电感值，来改变该高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段，因为，本申请发明人发现，当基波频率偏离标称值或因为考虑电容、电感固有偏差，制造出的C值和L值不是标称值时，可以通过C值或L值可调来克服，但是因为电容器组决定产生的无功功率，所以最好保持电容恒定而使电抗可调，因此，提出通过调节第一可调电感L1以及第二可调电感L2的电感值，来改变该高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段。

具体的，通过以下方式来调节第一可调电感L1以及第二可调电感L2的电感值，以来改变该高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段，所述高阻抗谐波隔离模块的频段的频率满足以下公式：

其中，f为所述高阻抗谐波隔离模块的频段的频率(具体实施时，高阻抗谐波隔离模块的频段的频率可为待隔离谐波频段的频率)；L为第一可调电感L1或第二可调电感L2的电感值；当L为第一可调电感L1的电感值时，C为第一电容C1的电容值；当L为第二可调电感L2的电感值时，C为第二电容C2的电容值。

具体的，只要任意调整第一可调电感L1的电感值或第二可调电感L2的电感值，都可以实现调整高阻抗谐波隔离模块的频段的频率，同时，任意调整第一可调电感L1的电感值或第二可调电感L2的电感值，本质就是在调整高阻抗谐波隔离模块的电抗值。因此，只要任意调整第一可调电感L1的电感值或第二可调电感L2的电感值，即可调整高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，以使得高阻抗谐波隔离模块满足不同隔离高频谐波的需求。

具体实施时，如图2所示，所述谐波低通模块102，包括：第三电容C3以及第三可调电感L3，其中，

所述第三可调电感L3的第一端接地，所述第三可调电感L3的第二端与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端作为所述谐波低通模块的输入端和输出端。

具体实施时，为了使得上述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态阻隔高频谐波，在组建谐波低通模块时，可以通过合理选择第三电容C3和第三可调电感L3，来使谐波低通模块在待隔离谐波频段内处于低阻抗状态。

例如，可以通过以下方式来确定第三电容C3和第三可调电感L3，知晓待隔离谐波频段的情况下，即知晓谐波低通模块的频段的频率，此时，可以根据工程经验来确定第三可调电感L3的电感值，此后，可以通过以下公式确定第三电容C3的电容值：

其中，f₀为谐波低通模块的频段的频率(具体实施时，谐波低通模块的频段的频率可为待隔离谐波频段的频率)；L₀为第三可调电感L3的电感值；C₀为第三电容C3的电容值。

具体实施时，为了满足不同情况隔离高频谐波的需求，在本实施例中，本申请发明人提出，通过改变第三可调电感L3的电感值来调节谐波低通模块的阻抗大小和频段，因为，本申请发明人发现，当基波频率偏离标称值或因为考虑电容、电感固有偏差，制造出的C值和L值不是标称值时，可以通过C值或L值可调来克服，但是因为电容器组决定产生的无功功率，所以最好保持电容恒定而使电抗可调，因此，提出通过调节第三可调电感L3的电感值来调节谐波低通模块的阻抗大小和频段。

具体的，通过以下方式来调节第三可调电感L3的电感值，以来改变谐波低通模块的阻抗大小和频段：所述谐波低通模块的频段的频率满足以下公式：

其中，f₀为谐波低通模块的频段的频率；L₀为第三可调电感L3的电感值；C₀为第三电容C3的电容值。

具体的，只要调整第三可调电感L3的电感值，就可以实现调整谐波低通模块的频段的频率，同时，调整第三可调电感L3的电感值，本质就是在调整谐波低通模块的电抗值。因此，只要调整第三可调电感L3的电感值，即可调整谐波低通模块的阻抗和频段的频率，以使得谐波低通模块满足不同隔离高频谐波的需求。

具体实施时，在需要进行高频谐波隔离治理的线路处，可以安装上述高频谐波隔离装置，以实现将高频干扰降低到可以接受的水平。

具体实施时，若高频谐波含量太大，常规的无功补偿不能凑效，但供电部门对无功要求又是十分严格，达不到无功要求就罚款。因此，业主不得不要求滤波，此时，可以采用上述高频谐波隔离装置来隔离高频谐波，可想而知上述上述高频谐波隔离装置市场前景可观、经济效益可观。

具体实施时，上述高频谐波可以是30kHz-500kHz的频段。

具体实施时，在本实施例中提供了一种上述任意的高频谐波隔离装置的工作方法，如图3所示，该方法包括：

步骤301：调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，使得所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态；

步骤302：调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率，使得所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态。

在一个实施例中，调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，包括：

通过调整所述高阻抗谐波隔离模块中第一可调电感或第二可调电感的电感值，来调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率。

在一个实施例中，调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率，包括：

通过调整所述谐波低通模块中第三可调电感的电感值，来调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率。

本发明实施例实现了如下技术效果：高频谐波隔离装置包括高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块，高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，来阻隔高频谐波，使得高频谐波难以传出或使高频谐波大幅衰减；谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的结合达到了高阻抗结合低阻抗来隔离治理高频谐波的目的，将高频干扰降低到可以接受的水平；同时，高阻抗谐波隔离模块和谐波低通模块的阻抗和频段可调，使得上述高频谐波隔离装置可以满足不同情况隔离高频谐波的需求。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高频谐波隔离装置，其特征在于，包括：

高阻抗谐波隔离模块，所述高阻抗谐波隔离模块的输出端为所述高频谐波隔离装置的输出端，所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态，其中，所述高阻抗谐波隔离模块包括电容和可调电感，所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段可调；

谐波低通模块，所述谐波低通模块的输出端与所述高阻抗谐波隔离模块的输入端串联，所述谐波低通模块的输入端为所述高频谐波隔离装置的输入端，所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态，其中，所述谐波低通模块包括电容和可调电感，所述谐波低通模块的阻抗和频段可调。

2.如权利要求1所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，所述高阻抗谐波隔离模块，包括：第一可调电感、第二可调电感、第一电容、第二电容以及电阻，其中，

所述第一可调电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述电阻的第一端连接，所述第一可调电感的第一端、所述第二电容的第一端以及所述第二可调电感的第一端连接，作为所述高阻抗谐波隔离模块的输出端，所述电阻的第二端、所述第二电容的第二端以及所述第二可调电感的第二端连接，作为所述高阻抗谐波隔离模块的输入端。

3.如权利要求2所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，在已知第一可调电感的电感值、第二可调电感的电感值以及高阻抗谐波隔离模块的频段的频率的情况下，第一电容和第二电容的电容值满足以下公式：

其中，f为高阻抗谐波隔离模块的频段的频率；L为电感值，当L为第一可调电感的电感值时，C为第一电容的电容值；当L为第二可调电感的电感值时，C为第二电容的电容值。

4.如权利要求2所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，所述高阻抗谐波隔离模块的频段的频率满足以下公式：

其中，f为所述高阻抗谐波隔离模块的频段的频率；L为第一可调电感或第二可调电感的电感值；当L为第一可调电感的电感值时，C为第一电容的电容值；当L为第二可调电感的电感值时，C为第二电容的电容值。

5.如权利要求1至4中任一项所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，所述谐波低通模块，包括：第三电容以及第三可调电感，其中，

所述第三可调电感的第一端接地，所述第三可调电感的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端作为所述谐波低通模块的输入端和输出端。

6.如权利要求5所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，在已知第三可调电感的电感值以及谐波低通模块的频段的频率的情况下，第三电容的电容值满足以下公式：

其中，f₀为谐波低通模块的频段的频率；L₀为第三可调电感的电感值；C₀为第三电容的电容值。

7.如权利要求5所述的高频谐波隔离装置，其特征在于，所述谐波低通模块的频段的频率满足以下公式：

其中，f₀为谐波低通模块的频段的频率；L₀为第三可调电感的电感值；C₀为第三电容的电容值。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的高频谐波隔离装置的工作方法，其特征在于，包括：

调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，使得所述高阻抗谐波隔离模块在待隔离谐波频段内谐振呈高阻抗状态；

调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率，使得所述谐波低通模块在所述待隔离谐波频段内呈低阻抗状态。

9.如权利要求8所述的高频谐波隔离装置的工作方法，其特征在于，调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率，包括：

通过调整所述高阻抗谐波隔离模块中第一可调电感或第二可调电感的电感值，来调整所述高阻抗谐波隔离模块的阻抗和频段的频率。

10.如权利要求8所述的高频谐波隔离装置的工作方法，其特征在于，调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率，包括：

通过调整所述谐波低通模块中第三可调电感的电感值，来调整所述谐波低通模块的阻抗和频段的频率。