CN112383062A - 一种无源电力滤波器的自动调谐结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无源电力滤波器的自动调谐结构，该自动调谐系统中滤波装置主要由阻抗变换电路和电容器组组成,阻抗变换电路由电抗变换器与电力电子功率变换电路组成，电抗变换器的一次侧绕组与电容器组相连，电抗变换器的二次侧绕组与电力电子功率变换电路相连，通过控制交流接触器的导通与关断，电容器投入电网中或从电网中切除，电力电子功率变换电路改变电抗变换器的一次侧绕组与二次侧绕组间的阻抗比，从而改变电抗变换器一次侧绕组的输出电感,当电容器与电抗变换器一次侧绕组的输出电感使滤波电路处于谐振状态时，最终会达到滤除某次谐波的目的，从而起到谐波治理的作用。
Description
技术领域
本发明涉及到无源电力滤波器的自动调谐结构。
背景技术
为了保证电力系统的可靠正常的运行，提高电力系统稳定性和电能质量，需要对电网的谐波进行治理，谐波会引起电网谐振，可将谐波电流放大至几倍甚至数十倍，会对供配电系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁；此外，谐波会影响电气设备的正常工作，它会使电机产生机械振动和噪音，会导致变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备由于谐波导致过热，绝缘部分会加速老化、失效，设备使用寿命大大缩减，直至最终损坏；电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，会触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。
无源自动调谐系统是一个通过动态抑制谐波、补偿无功的系统，可以实时补偿幅值和频率均存在变化的谐波电流，与传统的无源LC滤波系统相比，能达到随着谐波源时变性负载(如冲击性负载或脉冲变化的负载)产生的谐波电流实时地控制滤波电容器组的投切与滤波电感调节的控制要求，实现对谐波电流的动态滤除，提高无源谐波滤波装置在谐波源时变性负载的场合的滤波效果。
由于外界环境温度和无源滤波器自身损耗的影响，传统无源滤波器中的滤波电容值与滤波电感值容易发生改变，造成与标定值之间存在误差，或者因电网自身频率波动，这样会出现谐振点发生偏移情况，严重时甚至会导致失谐，因此电容器组的实时投切与电感量的实时精确调节至关重要。
尤其是针对谐波源时变性负载(如冲击性负载或脉冲变化的负载)产生的谐波电流时，更要对电容器组进行实时投切且对电感量实时精确调节，这些工作的前提在于实时检测滤波支路中电压、基波电流、谐波电流及谐波源负载侧电压、基波电流、谐波电流等电能信号，本发明使用三相电参数采集模块及微处理器完成电压、电流监测工作，通过验证，其动作准确，可靠性高，符合系统要求。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种无源动态自动调谐结构。
技术方案
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种无源电力滤波器的自动调谐结构，根据自动调谐系统的设计要求，三相电参数采集模块实时检测滤波支路中电压、基波电流、谐波电流及谐波源负载侧电压、基波电流、谐波电流等电能信号，并反馈给主控器，主控器按最小电容法投切电容器组；其次，主控器根据分析得到的滤波支路谐波电流和非线性负载支路谐波电流的差值，控制调节电抗变换器一次侧绕组电感量，将注入到配电网中的谐波电流控制在工业标准范围内。
本发明采用三相电参数采集器，其电压采样采用高阻分压原理，电流采样采用电磁隔离原理，它可以采集电路中电压电流信号并且能分析电压电流中的高次谐波含量，采集精确度高，抗干扰能力强，在工业环境下能稳定工作。
在实际的应用中，电容器的成本很高，因此，首先确定最小电容，在投切滤波电容时，需要在有好的滤波效果的基础上投入电容值较小的电容器。
电容器组的投入只能滤除电路中的一部分谐波电流，滤波效果也远不能达到要求，由电抗变换器一次侧绕组输出电感的特性可知，电抗变换器一次侧绕组的输出电感量与反并联晶闸管电路中晶闸管的触发角呈现非线性关系，需对电抗变换器一次侧绕组的输出电感量实现精确地量化控制，从而使滤波支路达到谐振状态。
附图说明
图1是本发明的无源滤波结构图。
图中：1-电源、2-电抗器、3-隔离开关、4-断路器、5-电抗变换器、
6-电力电子变换装置、7-交流接触器、8-电容器组、9-非线性负载。
具体实施方式
对本发明专利中电容器组投切具体操作流程进行介绍，请参考图1（假设电容器Cl、C2、C3、C4的电容值依次增大），包括如下步骤：
将所有电容器中电容值大于C的电容器选择出来，再将选出的电容器中电容值最小的电容器投入系统中，通过以上两个步骤完成电容器的投切。
但是在实际应用中，有时候会发生电容器Cl、C2、C3、C4均小于系统需要的电容C的情况，因此，需要将两个或者多个电容器并联组成电容器组，然后与所需电容C比较选出最合理的组合。
以电容器Cl、C2、C3、C4两两并联组合为例，其确定需要投入的电容器组合的步骤如下：
将上述的电容器Cl、C2、C3、C4两两并联组合，得到电容值为C12、C13、C14、C23、C24、C34等电容器组合；然后将电容值大于C的电容器组合选择出来；最后将选出的电容器组和中电容最小的电容器组合投入系统中。
如果将上述的电容器Cl、C2、C3、C4两两并联组合仍然不能选择出合理的电容器组，则需要三个甚至四个的电容器并联组合，其步骤与电容器两两组合相似，直到能找出投入最小容量的电容器组合，在上述过程中，最小电容值C要小于电容器Cl、C2、C3、C4电容值的总和。
尽管已经参照附图描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，等同物可以替代其元件而不偏离本发明的范围，根据本发明所述的无源滤波自动调谐结构，可针对谐波源时变负载（如冲击性负载或脉冲变化的负载），实时地控制滤波电容的投切和滤波电感的调节，对提高配电网电能质量有重要意义。
Claims (1)
1.一种无源电力滤波器的自动调谐结构，包括：电源（1）、电抗器（2）、隔离开关（3）、断路器（4）、电抗变换器（5）、电力电子变换装置（6）、交流接触器（7）、电容器组（8）、非线性负载（9），其特征在于，在进行电路谐波检测之后，对非线性负荷产生的谐波进行分析，主控器按最小电容法投切电容器组；其次，主控器根据分析得到的滤波支路谐波电流和非线性负载支路谐波电流的差值，控制调节电抗变换器一次侧绕组电感量，电抗变换器一次侧绕组（5）与相应电容器（8）串联连接构成特定谐波次数的滤波支路，解决了谐波源时变性负载产生的谐波问题；该滤波支路与电抗器（2）连接，电抗器的作用一是减小调谐的难度，并且提供谐波电压，最后电源（1）与电抗器一端相连提供电能，负荷（9）与滤波支路相连，该电力滤波器构成回路进行工作。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115377980A (zh) * | 2022-10-25 | 2022-11-22 | 山东华天电气有限公司 | 一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统、方法及装置 |
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| WO2000062396A1 (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | 1061933 Ontario Inc. | Universal harmonic mitigating system |
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