CN1996699A - 三相正/负序和零序谐波电力滤波器 - Google Patents

Abstract

三相正/负序和零序谐波电力滤波器，属于无源谐波电力滤波器技术领域，设有一个或一个以上相互并联的滤波通道，每个滤波通道包括一个三相L－C滤波电路，其特征在于所述的三相L－C滤波电路为星形接法的L－C滤波电路，三相L－C滤波电路的中性点连接设置电抗器，电抗器的另一端接地。所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，摒弃一般技术人员惯常的设计思路，采用了非常简单的技术方案，实现了现有同类产品始终无法解决的技术问题，即单个滤波通道能同时滤除某一次正/负序谐波电流等和某一次零序谐波电流，且使用中的功率损耗低，在滤波的同时还能起到补偿无功功率的作用。

Description

三相正/负序和零序谐波电力滤波器

技术领域

本发明涉及无源谐波电力滤波器技术领域，具体涉及一种无源三相正/负序和零序谐波电力滤波器。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，大量电力电子装置，如计算机开关电源、电子镇流日光灯、电视机开关电源等，在三相四线制配电系统中得到了广泛的应用。这些电力电子装置在节约能源的同时，也对电力系统造成很大的谐波污染，产生供电电源质量大幅下降、电网功率损耗增大，引起变压器和开关等输配电设备寿命缩短，导致其他用电设备不能正常工作、保护误动作、设备过载、过热等不良影响。其中接在相线和地线间的计算机等单相电力电子设备，不仅产生大量的5、7、11、13次等正/负序谐波电流，还产生大量的3、9次等零序谐波电流，其中以3次和5次最为严重。

对于滤除正/负序谐波电流，目前最广泛采用的是多通道三相无源L-C滤波器。该装置的每一个通道均由一个三相L-C滤波电路组成，将其电容、电抗值调谐到某次谐波频率，达到滤除该次谐波的目的。不同通道可以被调谐在不同的谐波频率以达到滤除多次谐波的目的。这些三相L-C滤波电路可采用三角形接法、中性点不接地的星形接法或者是中性点接地的星形接法。

对于滤除零序谐波电流，特别是3次谐波电流，市场上目前有两种无源滤波装置。其中之一是和上述三相无源正/负序滤波器相同的L-C滤波电路，但其接法必须是中性点接地的星形接法，以确保零序电流能从地线即零线上通过，其中的代表是NOKIA的三次谐波滤波器。另一种是ABB的阻波形式的电路，该装置将一单相的L-C电路接在变压器中性点和地线即零线之间。该装置基波阻抗接近为零，而其三次谐波阻抗为几个欧，从而可以降低三次谐波电流值。该ABB装置的缺点是将三次谐波电流转换成三次谐波电压，造成母线电压发生更大的畸变。

专利号为200420070910.9的中国实用新型专利公开了一种“三次谐波电力滤波器”，该专利将上述NOKIA和ABB两种装置结合在一起，能达到更有效的三次谐波滤波效果，但该专利不能在滤除三次零序谐波电流的同时滤除某一次正/负序谐波电流。

专利号为200510022539.8中国发明专利公开了一种由单相有源滤波器和三相无源L-C滤波器构成的混合型三次谐波滤波器装置，该装置的有源滤波器能滤除三次谐波电流，同时通过选择三相无源L-C滤波器中的电容和电抗值，使其无源L-C电路滤除某一次正/负序谐波电流，但该发明因为增加了有源滤波器作为其发明装置的一部分，装置的可靠性有所下降，而且其成本明显增加。

发明内容

本发明提供了一种单个滤波通道能同时滤除某一次正/负序谐波电流和某一次零序谐波电流的谐波电力滤波器的技术方案，以克服现有技术中存在的问题。

所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，设有一个或一个以上相互并联的滤波通道，每个滤波通道包括一个三相L-C滤波电路，其特征在于所述的三相L-C滤波电路为星形接法的L-C滤波电路，三相L-C滤波电路的中性点连接设置电抗器，电抗器的另一端接地。

所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于电抗器的两端并联设置电阻。

所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于三相L-C滤波电路的每一相的电感L前端串接设置接触器KM、电流互感器TA、快速熔断器FU、负荷开关QF，三相之间星形连接。

所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于L-C滤波电路的电感L、电容C和电抗器的电感L_N满足方程①和②：

方程① $\mathrm{LC}=\frac{1}{h^2{\mathrm{\ω}}_1^2},$

方程② $(L+3L_N)C=\frac{1}{{h_0}^2{\mathrm{\ω}}_1^2},$

方程①和②中ω₁是基波角频率、h是某正/负序谐波次数、h₀是某零序谐波次数。

所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，摒弃一般技术人员惯常的设计思路，采用了非常简单的技术方案，构思新颖、结构简单、体积小、制造成本低，实现了现有同类产品始终无法解决的技术问题，即单个滤波通道能同时滤除某一次正/负序谐波电流等和某一次零序谐波电流，且使用中的功率损耗低，在滤波的同时还能起到补偿无功功率的作用。

附图说明

图1所示为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合对本发明作进一步说明。

如图1所示，三相正/负序和零序谐波电力滤波器设有一个或一个以上相互并联的滤波通道，每个滤波通道包括一个星形接法的三相L-C滤波电路1，三相L-C滤波电路1的每一相的电感L前端串接设置接触器KM、电流互感器TA、快速熔断器FU、负荷开关QF，三相之间星形连接，滤波电路1的中性点连接设置电抗器3，电抗器3的另一端接地，电抗器3的两端并联设置电阻2，可以达到高通滤波和零序电流滤波的目的。L-C滤波电路1的电感L、电容C和电抗器3的电感L_N满足方程①和②：

方程① $\mathrm{LC}=\frac{1}{h^2{\mathrm{\ω}}_1^2},$

方程② $(L+3L_N)C=\frac{1}{{h_0}^2{\mathrm{\ω}}_1^2},$

方程①和②中ω₁是基波角频率，h是某正/负序谐波次数，如5、7、11次等，h₀是某零序谐波次数，如3、9次等。如滤波器调谐在3次和5次，根据无功补偿要求，电容器C取800μF，则

$L=\frac{1}{{314}^2\×5^2\×800\×{10}^{-6}}=507\mathrm{\μH},$

$L+3L_N=\frac{1}{{314}^2\×3^2\×800\×{10}^{-6}}=1408.7\mathrm{\μH},$

L_N＝(1408.7-507)/3＝300.6μH。

根据滤波设计要求，三相正/负序和零序谐波电力滤波器可以设置两个或两个以上的滤波通道，不同通道可以被调谐在不同的谐波频率以达到滤除多次谐波的目的，滤波器整体并联于电网。

对于通常的三相L-C无源滤波电路，必须设置两路滤波器通道才能达到同时滤除某一次零序谐波的目的，使用成本高、体积大，而且基波电流必须流过两路通道中的所有电抗器，从而增加电抗器上的功率损耗。和通常的三相无源L-C滤波器相比，本发明只需一个滤波通道就能同时滤除某一次正/负序谐波和某一次零序谐波电流，有效降低成本、减少功率损耗、缩小产品体积。

当三相L-C电路1中的电抗L为零，也就是说只有三相星形接法的电容器C时，本发明就成为只滤除零序谐波的谐波装置，和普通的零序谐波滤波器电路相比，本发明的结构更简单，只有一个电抗器2，且电抗器2接在中性点和地之间，基波电流不会流过这个电抗器2，不会产生相应的功率损耗。

Claims (4)

1.三相正/负序和零序谐波电力滤波器，设有一个或一个以上相互并联的滤波通道，每个滤波通道包括一个三相L-C滤波电路(1)，其特征在于所述的三相L-C滤波电路(1)为星形接法的L-C滤波电路，三相L-C滤波电路(1)的中性点连接设置电抗器(3)，电抗器(3)的另一端接地。

2.如权利要求1所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于电抗器(3)的两端并联设置电阻(2)。

3.如权利要求1所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于三相L-C滤波电路(1)的每一相的电感L前端串接设置接触器KM、电流互感器TA、快速熔断器FU、负荷开关QF，三相之间星形连接。

4.如权利要求1或2所述的三相正/负序和零序谐波电力滤波器，其特征在于L-C滤波电路(1)的电感L、电容C和电抗器(3)的电感L_N满足方程①和②：

方程① $\mathrm{LC}=\frac{1}{h^2{\mathrm{\ω}}_1^2}$

方程② $(L+3L_N)C=\frac{1}{h_0^2{\mathrm{\ω}}_1^2},$

方程①和②中ω₁是基波角频率、h是某正/负序谐波次数、h₀是某零序谐波次数。