CN201134751Y - 一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，其能对系统的电压和电流进行实时控制及进行同台无功补偿和谐波消除。本实用新型包括冶炼变压器一次侧与供电电网连接，在交流冶炼变压器的二次侧单相四线制主回路(a、b、c)三相上并联连接了一个有源滤波专用装置，在交流冶炼变压器的二次侧单相四线制二次绕组末端(x、y、z)串联连接在零线上。有源滤波专用装置包括全控型晶闸管，六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，六个二极管为保护元件并联连接在每一个全控型晶闸的两端，电容器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过串联连接电抗器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电容器作为储能元件。

Description

一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置

一、技术领域：

本实用新型涉及一种电解装置的有源滤波装置，尤其是涉及一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置。

二、背景技术：

电力系统为了确保供用电的电能质量，一般在电解装置的高压侧即输电系统加装无功功率补偿和谐波消除装置，但由于电解装置低压侧以及低压侧的线路是无功功率和谐波产生的根源，无功功率和谐波要通过电解装置低压侧以及低压侧的线路与安装在高压侧的无功补偿装置发生能量交换，交换路径长，不能做到动态实时补偿和就地补偿，因此利用现代控制技术将电容无功补偿装置和谐波消除装置安装在电解装置的低压侧，能够达到就地补偿的目的，该技术已是成熟技术，有数十家化工企业使用了该技术，达到了降低线路损耗、提高功率因数、增加有功输出的目标，但该技术由于采用了平均值的监控方案，没有监测无功功率以及谐波电流的瞬时值，不能达到动态实时补偿的目的，提高产量和降低能耗的效果降低。

随着电力电子技术的不断发展，输电网络将无功功率补偿装置和谐波消除装置的研究方向有源滤波装置(APF)转移，即利用可控的大功率半导体器件向电网注入与原有无功和谐波电流幅值等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零并使无功功率趋于无限小，达到动态实时补偿无功和谐波电流的目的。目前该技术主要应用在输电网中，美国、日本、德国分别应用了几套有源滤波(APF)装置。中国在1999年拥有了第一套有源滤波(APF)装置，目前应用于输电网络的技术已近基本成熟。该技术利用瞬时无功功率理论和小波变换的分析方法，实时监测和动态控制了输电网络即电解装置高压侧的无功功率与谐波，但该技术由于采用了连接在电解装置高压侧的方案，没有使无功功率以及谐波电流在最短路径上流转，不能达到就地补偿的目的，提高产量和降低能耗的效果同样有限。

将输电网络的有源滤波装置和电解装置二次无功补偿装置两项技术相结合的电解装置低压侧有源滤波装置，能从源头补偿无功和治理谐波，做到了动态实时补偿和就地补偿，达到节能降耗和增加产量的目的。

三、实用新型内容：

本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，其能降低电解装置和电解装置低压侧配电线路的无功功率和谐波，做到无功功率和谐波在最短路径上流转以及实现就地补偿和动态实时补偿，降低电解装置和低压侧线路损耗，提高电解装置传递有功功率的能力，增加有功功率，降低消耗。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，电解装置一次侧与供电电网连接，其特征在于：在电解装置的二次侧单相四线制主回路(a、b、c)三相上并联连接了一个有源滤波专用装置，在电解装置的二次侧单相四线制二次绕组末端(x、y、z)串联连接在零线上。

上述有源滤波专用装置包括全控型晶闸管，六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，六个二极管为保护元件并联连接在每一个全控型晶闸的两端，电容器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过串联连接电抗器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电容器作为储能元件。

上述有源滤波专用装置包括全控型晶闸管，六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，电感器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过并联连接电容器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电感器作为储能元件。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：

1、快速吞吐无功

该装置可以快速无级差地连续吸收或者释放无功功率，动作时间为几十毫秒，使得电网功率因数为1。传统的电容器组投切装置由于受到放电时间的限制，不能有效的补偿快速变化的无功功率，而且电容器都是分组投切，因此它的补偿精度受到级差的限制，补偿效果不好。另外电容器只能释放无功，不能吸纳无功，因此在容性负荷场合不能达到减少电流、降低线损的目的。

2、补偿电流谐波

该装置可以补偿2--31次电流谐波，使得电源洁净，提高用户的电能质量。由于采用了瞬时电流检测理论，可以有效地检测并分离出需要补偿的电流谐波，这样就可以及时准确地发出指令，实现电流谐波补偿。

3、抑制电压闪变

电网电压在遇到大负荷开停或者遇到故障情况时会出现短暂的电压闪变，即电网电压会突然跌落，持续时间很短，只有几十到几百个毫秒。人眼很难观察到这个闪变对用电带来的影响，但是有些精密加工企业的精密设备却不能忍受这种电压闪变，每次电压闪变都可能导致生产出废品，甚至使得某些机器出现重新启动的现象。该装置动作时间为几十个毫秒，因此可以有效地抑制电网电压的闪变。

4、响应时间快

自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟，这是受电容器放电时间所限制。国标规定电力电容器放电时间为3秒钟，如果放电时间太少，则电容器的剩余电荷不能放电干净，如再次投入可能会导致电容器发生过压击穿现象。

5、不会引起谐振短路

虽然该装置仍然采用并联型结构，但是它与电网之间有连接电抗器，因此不会出现并联谐振现象。

6、精准电压控制

该装置除了可以按照功率因数或者无功功率控制之外，还可以按照电压幅值来控制，确保用户获得的电压的平稳性，降低电压纹波。

四、附图说明：

图1为本实用新型的电路连接图。

图2为本实用新型中电压型滤波专用装置的电路图。

图3为本实用新型中电流型滤波专用装置的电路图。

1-输电系统，2-电解装置一次侧，3-电解装置的二次侧，4-电解装置，5-有源滤波装置。

五、具体实施方式：

参见图1，电解装置4的二次侧3单相四线制主回路(a、b、c)三相上并联连接了一个有源滤波专用装置，在电解装置的二次侧3单相四线制二次绕组末端(x、y、z)串联连接在零线上。由于补偿系统为冶炼变压器的二次侧，容量有大有小，电压有高有低，所以本装置使用积木式结构，即小容量成套装置依据电解装置4二次侧有源滤波状态和谐波的大小再进行串并联，达到电压和电流满足冶炼变压器二次侧要求，达到无功功率和谐波在最短路经上流转以及实现就地补偿和动态实时补偿的目的。

参见图2，图2所示为电压型滤波专用装置的电路图，包括六个全控型晶闸管组成的三相桥式逆变电路，六个二极管为保护元件并联连接在每一个全控型晶闸的两端，电容器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过串联连接电抗器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电容器作为储能元件。

参见图3，图3所示为电流型滤波专用装置的电路图，包括六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，电感器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过并联连接电容器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电感器作为储能元件。

Claims (3)

1、一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，电解装置一次侧(2)与供电电网连接，其特征在于：在电解装置的二次侧(3)单相四线制主回路(a、b、c)三相上并联连接了一个有源滤波专用装置，在电解装置的二次侧(3)单相四线制二次绕组末端(x、y、z)串联连接在零线上。

2、根据权利要求1所述的一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，其特征在于：所述有源滤波专用装置包括全控型晶闸管，六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，六个二极管为保护元件并联连接在每一个全控型晶闸的两端，电容器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过串联连接电抗器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电容器作为储能元件。

3、根据权利要求1所述的一种用于电解装置的单相四线制有源滤波装置，其特征在于：所述有源滤波专用装置包括全控型晶闸管，六个全控型晶闸管组成三相桥式逆变电路，电感器连接在三相桥式逆变电路的直流侧，三相桥式逆变电路通过并联连接电容器并入电网，三相桥式逆变电路直流侧采用电感器作为储能元件。

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