CN203104264U

CN203104264U - 一种在线式谐波滤波装置

Info

Publication number: CN203104264U
Application number: CN 201320102437
Authority: CN
Inventors: 刘洪军; 彭镇权
Original assignee: KUNSHAN XIEWIN ECONOMY SAVER CO Ltd
Current assignee: Fai Fai electric (China) Limited
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-03-06

Abstract

本实用新型公开了一种在线式谐波滤波装置，包括：第一三相主线圈A、第二三相主线圈B、三相副线圈D、“田”字型铁芯、三相调谐电抗器T、三相电容器C、自动开关K及可程式控制器PK，A与B串联，D并联叠加绕制在B上并且两者头头相接，D的尾端连接T的输入端，T的输出端接入C；K串联于D和T之间，PK接在D的输出端用于控制K的开闭。有益之处在于：本实用新型的在线式谐波滤波器，价格合理而且稳定可靠，能有效消除大型整流设备、变频器等电力电子变流设备整流时产生的3、5、7、9-40次等各奇次谐波，抑制浪涌电流、提高功率因数，从而保证电网品质，减少线路损耗。

Description

一种在线式谐波滤波装置

技术领域

本发明涉及一种电网谐波滤波装置，特别涉及一种能够消除大型整流设备、变频器等电力电子变流设备整流时产生的3、5、7、9等奇次谐波的在线式谐波滤波装置；属于电力电子技术应用领域。

背景技术

随着整流设备、电力电子技术的发展和整流器、变频器的大量应用，大量的电流变换引起电网电流畸变，影响电网的供电质量；另一方面，整流器、变频器大多应用六脉冲整流方式，在整流变换的同时，高次频率的信号在电线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作，这种高于50Hz的电流波形叫做谐波，谐波的存在对于电网品质和线路损耗有极大的不利影响。

目前电力系统谐波污染的治理，主要采取无源滤波器、组合滤波器和有源滤波器三种方式。这三种方式都是并联在电网系统中，前两种只能有针对性的对3次、5次和7次谐波进行治理，只对谐波电流有效，大约能达到15%左右，但对谐波电压没有改变，不能有效地消除谐波。有源滤波方式虽然滤波效果好，消谐后谐波含量约占10%左右，但存在价格昂贵、故障率高、体积大等缺点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种价格合理的在线式谐波滤波器，能消除大型整流设备、变频器等电力电子变流设备整流时产生的3、5、7、9-40次等各奇次谐波，抑制浪涌电流、提高功率因数，从而保证电网品质，减少线路损耗。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种在线式谐波滤波装置，包括：第一三相主线圈A、第二三相主线圈B、三相副线圈D、“田”字型铁芯、三相调谐电抗器T、三相电容器C、自动开关K及可程式控制器PK，上述第一三相主线圈A与第二三相主线圈B串联，三相副线圈D并联叠加绕制在第二三相主线圈B上并且两者头头相接，三相副线圈D的尾端连接三相调谐电抗器T的输入端，三相调谐电抗器T的输出端接入三相电容器C；上述自动开关K串联于三相副线圈D和三相调谐电抗器T之间，上述可程式控制器PK接在三相副线圈D的输出端用于控制自动开关K的开闭。

前述第一三相主线圈A、第二三相主线圈B及三相副线圈D绕制于同一个“田”字型铁芯上，其中第一三相主线圈A绕制于“田”字形铁芯上窗口的三条竖边上，第二三相主线圈B及三相副线圈D绕制于“田”字形铁芯下窗口的三条竖边上。

前述第一三相主线圈A的输入端接一综合电力分析仪表PS，上述综合电力分析仪表PS的三相电压采样线和三相电流采样线接在第一三相主线圈A的三相输入端。

前述“田”字型铁芯至少具有两道可调节的气隙。

前述可程式控制器PK具有一组可编程的开关接点，与上述自动开关K的控制点连接。

前述可程式控制器PK具有电流测量功能，同时还具有可编程控制的逻辑开关。

前述自动开关K为接触器、继电器或晶闸管。

本发明的有益之处在于：本发明的在线式谐波滤波器，价格合理而且稳定可靠，能有效消除大型整流设备、变频器等电力电子变流设备整流时产生的3、5、7、9-40次等各奇次谐波，抑制浪涌电流、提高功率因数，从而保证电网品质，减少线路损耗。

附图说明

图1是本发明的在线式谐波滤波器的绕线和组成接法电路图；

图2是本发明的在线式谐波滤波器串联于电网与负载之间的实施例示意图；

图3是未加装该在线式谐波滤波器的电压电流波形图；

图4是加装了该在线式谐波滤波器的电压电流波形图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1，本发明的一种在线式谐波滤波装置，包括：第一三相主线圈A、第二三相主线圈B、三相副线圈D、“田”字型铁芯、三相调谐电抗器T、三相电容器C、自动开关K及可程式控制器PK。彼此的连接关系如下：第一三相主线圈A与第二三相主线圈B串联，三相副线圈D并联叠加绕制在第二三相主线圈B上并且两者头头相接，三相副线圈D的尾端连接三相调谐电抗器T的输入端，三相调谐电抗器T的输出端接入三相电容器C；自动开关K串联于三相副线圈D和三相调谐电抗器T之间，可程式控制器PK接在三相副线圈D的输出端用于控制自动开关K的开闭。

作为一种优选，第一三相主线圈A、第二三相主线圈B及三相副线圈D绕制于同一个“田”字型铁芯上，其中第一三相主线圈A绕制于“田”字形铁芯上窗口的三条竖边上，第二三相主线圈B及三相副线圈D绕制于“田”字形铁芯下窗口的三条竖边上。这样一来，第一三相主线圈A、第二三相主线圈B、三相副线圈D及“田”字型铁芯形成一个多阶滤波回路。

正如之前所述，三相副线圈D的尾端连接三相调谐电抗器T的输入端，三相调谐电抗器T的输出端接入三相电容器C，这样就形成了一个调谐滤波补偿回路。

自动开关K串联于三相副线圈D和三相调谐电抗器T之间，可程式控制器PK接在三相副线圈D的输出端用于控制自动开关K的开闭，自动开关K为接触器、继电器或晶闸管。

优选地，可程式控制器PK具有一组可编程的开关接点，与自动开关K的控制点连接以可靠地控制自动开关K。当可程式控制器PK检测到第二三相主线圈B的电流达到设定值时，控制自动开关K闭合，将三相调谐电抗器T和三相电容器C组成的调谐滤波补偿回路投入工作，达到良好的滤波消谐和功率因数补偿功能。具体地，自动开关K和可程式控制器PK作用时：当负载电流大于设定值时，三相调谐电抗器T和三相电容器C通过该自动开关K接入，形成LC滤波回路，增加滤波效果；当负载电流小于设定值时，该三相电容器C断开，只形成电感L滤波，这样可防止电容过补偿，造成功率因数超前，又可满足电网电压无压降直接输入到负载。

进一步地，在第一三相主线圈A的输入端接一综合电力分析仪表PS，综合电力分析仪表PS的三相电压采样线和三相电流采样线接在第一三相主线圈A的三相输入端，用于测量和监控在线式谐波滤波装置的滤波效果。

优选地，本发明的“田”字型铁芯至少具有两道可调节的气隙，可方便地调节电抗率，克服普通电抗器感抗小、电流小的缺点，主要用来进行感抗变换和抑制浪涌电流；另外，将三相副线圈D绕制在三相第二主线圈B上并且头头相接，然后串联接三相调谐电抗器T和三相电容器C，不但可以补偿三相第一主线圈A和三相第二主线圈B的压降，使该主回路线圈的压降降到最小，而且可以根据流过三相调谐电抗器T电流的大小，控制三相电容器C的端电压，改变电容量的大小，起到自动调整功率因数的变化。另外，三相调谐电抗器T和三相电容器C形成LC变换谐振回路，该变换谐振回路根据电流的大小，遵循楞次定理，感应出不同频率的电流分量，对电网中的谐波进行补偿和抵消，进一步达到消谐目的。

为了更好地阐述本发明，下面结合图1和图2对本发明的应用作进一步阐述：将该滤波器的输入端接电源，输出端接谐波源（如变频器、整流器、UPS等电流变换的设备的电源进线端），当谐波源设备不工作时，由于无谐波电流存在，因此只有第一三相主线圈A和第二三相主线圈B接入谐波源电路中，可避免电网电压波动冲击设备，起到保护作用；当谐波源设备工作时，其产生的谐波电流会向电网传输，此时可程式控制器PK工作，自动开关K闭合，将三相调谐电抗器T和三相电容器C投入工作，此时，第一三相主线圈A、第二三相主线圈B及“田”字型铁芯形成低通滤波器，滤除电网的谐波，保护设备；三相副线圈D和调谐电抗器T、三相电容器C形成一个多阶的高通滤波器，将设备产生的谐波滤除，保护电网不受谐波干扰。

图3和图4分别是未加装和加装了该在线式谐波滤波器的电压电流波形图，由图可见，图3中的电压波形有许多尖锐的毛刺，而加装了该在线式谐波滤波器后，图4中的电压波形平滑了很多，毛刺几乎看不见了；而电流波形的变化更加显著，由图3的方波变成了图4中的正弦波，可见滤除谐波的效果极好。

实践证明，通过加装该在线式谐波滤波器，可以将变频器、整流器等变流设备的谐波畸变率THD显著降低，且该装置具有故障率低，价格便宜，容量大等特点。同时，由于该消谐装置的电容除了补偿吸收谐波作用之外，还对系统的功率因数进行补偿，使系统功率因数始终保持在0.95以上。

以600KW整流器加装该在线式谐波滤波器的现场测试数据为例，见下表

	电压（V）	电流（A）	有功KW	无功	功因	实功	hr1	hr3	hr5	hr7	hr9	hr11	hr13	hr15	hr17	hr19	THD-V	THD-I
																			加装前	576	780	691.3	306.2	0.9169	763.1	721	13	146	72	7.7	41.6	23.7	5.3	13	6.6	9.42%	23.7%
加装后	571	713	677.3	191.2	0.965	708.5	699.3	14.4	18.8	21	2.2	13.9	8.8	1.5	3.7	2.1	3.87%	5.23%
																			变化率	0.9%	8.6%	2%	37%	5.2%	7.2%

表1600KW整流器加装该在线式谐波滤波器的现场测试数据对比

从表1可见，在加装了该在线式谐波滤波器后，电流减小了8.6%，有功功率减小了2%，无功功率减小了37%，功率因数提高了5.2%，谐波电压畸变率THD-V由9.42%减小到3.87%，谐波电流畸变率THD-I由23.7%减小到5.23%,其中5次和7次谐波电流由146A和72A减小到18.8A和21A，变化很大，其它各次谐波也均有明显的减小。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，包括：第一三相主线圈（A）、第二三相主线圈（B）、三相副线圈（D）、“田”字型铁芯、三相调谐电抗器（T）、三相电容器（C）、自动开关（K）及可程式控制器（PK），上述第一三相主线圈（A）与第二三相主线圈（B）串联，三相副线圈（D）并联叠加绕制在第二三相主线圈（B）上并且两者头头相接，三相副线圈（D）的尾端连接三相调谐电抗器（T）的输入端，三相调谐电抗器（T）的输出端接入三相电容器（C）；上述自动开关（K）串联于三相副线圈（D）和三相调谐电抗器（T）之间，上述可程式控制器（PK）接在三相副线圈（D）的输出端用于控制自动开关（K）的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述第一三相主线圈（A）、第二三相主线圈（B）及三相副线圈（D）绕制于“田”字型铁芯上，其中第一三相主线圈（A）绕制于“田”字形铁芯上窗口的三条竖边上，第二三相主线圈（B）及三相副线圈（D）绕制于“田”字形铁芯下窗口的三条竖边上。

3.根据权利要求1所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述第一三相主线圈（A）的输入端接一综合电力分析仪表（PS），上述综合电力分析仪表（PS）的三相电压采样线和三相电流采样线接在第一三相主线圈（A）的三相输入端。

4.根据权利要求1所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述“田”字型铁芯至少具有两道可调节的气隙。

5.根据权利要求1所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述可程式控制器（PK）具有一组可编程的开关接点，与上述自动开关（K）的控制点连接。

6.根据权利要求1所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述可程式控制器（PK）具有电流测量功能，同时还具有可编程控制的逻辑开关。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种在线式谐波滤波装置，其特征在于，上述自动开关（K）为接触器、继电器或晶闸管。