CN2708565Y - 电力电流型无源静态滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种串联于电力电网中，以消除电路中产生的谐波电流的电力电流型无源静态滤波器，它是由电容C、可调电感L₁、可调电感L₂和可调电感L₃组成，其特征在于：电容C与可调电感L₁并联连接，并联后再与可调电感L₂串联连接；在可调电感L₂与可调电感L₁串接可调电感L₃作调整基波泄漏数极挡次，将基波泄漏在运行中调至零。该方案在冶金、化工、电子、纺织、矿山及带有冲级性负载产生谐波的电路中广泛采用，工作时形成谐振阻断基波泄漏，消除电路中产生的谐波电流，消除基波上的特征性、非特征性谐波电流净化电网的污染和数码动态补偿器组合。提高功率因数减少电路无功造成大量的能源损失，从而达到可靠、安全的，保证了用户用电设施正常工作运行。

Description

电力电流型无源静态滤波器

技术领域：本实用新型涉及到一种用于消除电路中产生的谐波电流的电器装置，尤其是涉及到一种串联于电力电网中的滤波器。

现有技术：随着现代化工业的迅速发展，电力系统的滤波器在电力网上将成为净化电网的主要设备，由于电子、变频器、整流器、开关电源、电焊机、电弧炉、中频高频炉、直流拖动设备大量使用，对大电网产生注入几倍基波的谐波，对用电户造成一定程度的影响，严重造成了烧坏设备、跳闸、自动化办公丢失文件，干扰人们的正常用电。目前，市场上的各种电力滤波器均采用单调、双调、高阻等技术，采用这种技术存在着设计难度大，及易产生电路系统谐振，造成用户设备毁坏，成本上对每次的谐波进行单调，双调也造成投资过大、企业难以承担，效果也达不到理想的目的。

发明内容：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装在用户电力线路上产生谐波源的配电处，静态消除谐波，对电力线路基频无损耗、投资少、无投切、对电压、电流均无任何影响的特点，使电力线路设备安全、平衡。保障用电设备的正常运行，特别使无功补偿系统得到充分发挥，延常用电设备的年限，节约大量能耗。减少维修、维护工作，从而起到了保护和维护设备的作用。

本实用新型的技术方案就是在冶金、化工、电子、纺织、矿山及带有冲级性负载产生谐波的电路中，采用串联的连接方式形成谐振阻断基波泄漏，消除电路中产生的谐波电流的电器装置，消除基波上的特征性、非特征性谐波电流净化电网的污染和数码动态补偿器组合。提高功率因数减少电路无功造成大量的能源损失，从而达到可靠、安全的，保证了用户用电设施正常工作运行。本实用新型所述的一种电流型无源静态滤波器所采用的技术原理方案如下：从图1中可以看出，电容C与可调电感L₁并联连接，并联后再与可调电感L₂串联连接。可调电感L₃作调整基波泄漏数极挡次，基波泄漏在运行中调至零。如电网上采用该电流型无源静态滤波器，在基频时能很好地阻隔基波泄漏，对高次谐波，不仅与单调谐波器一样，在调谐处阻抗趋近零，而且又具有高通滤波器一样的优点，其等效阻抗在较宽的一段范围内很低。忽略电感的内阻，其等效阻抗可表示为

$Z_{\mathrm{fn}}=-\frac{X_{L_1}*X_C}{X_{L_1}-X_C}+X_{L_2}$

其中：X_L1、X_C、X_L2分别为可调电感L₁、L₂和电容C的电抗；n为谐波次数。

其阻频特性如图8所示。图中几个关键点说明如下：

(1)n＝1时，Z_f1→∞，亦即可调电感L₁和电容C在基频下满足并联谐振的条件：X_L1＝X_C。这样系统的基波电流全部流入负荷中，无源滤波器的并联接入，不会对基波造成泄露，基波的损耗也近为零；

(2)n＝h(h＞1)时，曲线空过坐标横轴，即等效阻抗Z_fh＝0。可调电感L₁和电容C并联谐振电路的等效容性电抗与可调电感L₂满足串联谐振的条件：X_L1/X_L2＝h²-1；

(3)n＜1时，Z_fn＞0，呈感性；1＜n＜h时，Z_fn＜0，呈容性；n＞h时，又呈感性；

(4)从图8中曲线可以看出，Z_fn在n＜h附近到高于h²次谐波的相当一段频率范围内，其数值都很小。这一点可以从下面推导出来：

$Z_{\mathrm{fn}}=-\frac{n{w}_1{L}_1*\frac{1}{n{w}_{1}C}}{n{w}_1{L}_1-\frac{1}{n{w}_{1}C}}+n{w}_{1}L$

$=n{w}_1{L}_1(\frac{1}{h^2-1}-\frac{1}{n^2-1})<\frac{n{w}_1{L}_1}{h^2-1}<\frac{1}{h^2}n{w}_{1}L$

在h＜n＜h²的一段频率范围内，该滤波器的等效阻抗都近似于可调电感L₁的基波感坑1/h。可见，由于能滤掉较宽范围的谐波频率，其特性类似于阻尼型滤波器。

上述产品对大型高功率碰焊机、电弧炉、整流源、直流电机等所产生的特征性、非特征性及正、负序谐波都起到很好的抑制滤波作用。配上数字动态补偿器Φ角测量分辨率0.024°，提取物理量为无功电流，取样电流极性自适应，具备记忆和人机对话功率，保证快速补偿。使电力电路保持平衡。电网不过压，不欠压，提高电网电压质量。

本实用新型的有效效果：由于采用新型的串并联电力电流型无源静态滤波器技术，因它既有单调的功能，又有高通的效果，在电力电路上很好隔离50HZ基波，调谐处阻抗趋近零，而且又具有高通滤波器一样的优点，其等效阻抗在较宽的一段范围内很低，所以在某个谐波的频率上有着一定的范围滤除较宽一段谐波，从而到达理想的效果。延长了电器设备的使用年限，为用户节约了不必要的经济支出，节约了大量的能源，为广大用户带来无限的经济和社会效益。

附图说明：图1为本实用新型所述的电力电流型无源静态滤波器的结构示意图

图2为本实用新型第二种实施方式的结构示意图

图3为本实用新型第三种实施方式的结构示意图

图4为本实用新型第四种实施方式的结构示意图

图5为本实用新型第五种实施方式的结构示意图

图6为本实用新型第六种实施方式的结构示意图

图7为本实用新型第七种实施方式的结构示意图

图8为本实用新型所述的电力电流型无源静态滤波器的阻频特性图

1.电容C  2.可调电感L₁  3.可调电感L₂  4.可调电阻R₁5.可调电阻R₂  6.可调电感L₃  7.抽头

具体实施方式：从图1中可以看出，本实用新型所述的电力电流型无源静态滤波器是由电容C1、可调电感L₁2、可调电感L₂3和可调电感L₃6组成，其特征在于：电容C1与可调电感L₁2并联连接，并联后再与可调电感L₂3串联连接；在可调电感L₂3与可调电感L₁2串接可调电感L₃6作调整基波泄漏数极挡次，将基波泄漏在运行中调至零。

本实用新型另一种实施方式：电力电流型无源静态滤波器是由电容C1、可调电感L₁2、可调电感L₂3和可调电阻R₁4组成，其特征在于：电容C1与可调电感L₁2并联连接，并联后再与可调电感L₂3串联连接；在所述的可调电感L₁2串接可调电阻R₁4作调整电路品质因素。

本实用新型另一种实施方式：电力电流型无源静态滤波器是由电容C1、可调电感L₁2、可调电感L₂3和可调电阻R₁4组成，其特征在于：电容C1与可调电感L₁2并联连接，并联后再与可调电感L₂3串联连接；在所述的电容C1串接可调电阻R₁4作调整电路品质因素。

本实用新型另一种实施方式：电力电流型无源静态滤波器是由电容C1、可调电感L₁2、可调电感L₂3、可调电阻R₁4和可调电阻R₂5组成，其特征在于：电容C1与可调电感L₁2并联连接，并联后再与可调电感L₂3串联连接；在所述的电容C1与可调电感L₁2分别串接可调电阻R₁4和可调电阻R₂5作调整电路品质因素。

本实用新型另一种实施方式：电力电流型无源静态滤波器是由电容C1、可调电感L₁2和可调电感L₂3组成，其特征在于：电容C1与可调电感L₁2并联连接，并联后再与可调电感L₂3串联连接；在所述的可调电感L₂3与可调电感L₁2可设计设定出多个谐波频率段的抽头7。

本实用新型另一种实施方式：将图1至图5中的任何一种连接方法进行电路△(三角)接线法，接入屏内调整后并入电网A、B、C电源工作。

本实用新型另一种实施方式：将图1至图5中的任何一种连接方法进行电路Y(星形)接线法，接入屏内调整后并入电网A、B、C电源工作。

新型串并联电力电流型、无源静态滤波装置，首先可使用在任何谐波源的场所。根据各用电户的冶理需要，对电路测试计算出谐波的份量，含的次数，进行生产屏体，屏体采用国标GGD等系类，对铁芯电抗器距离与金属隔离5～10公分，防止与金属磁化发生电抗变值，在按装连接前进行电抗的数据测试。

Claims (7)

1.一种电力电流型无源静态滤波器是由电容C(1)、可调电感L₁(2)、可调电感L₂(3)和可调电感L₃(6)组成，其特征在于：电容C(1)与可调电感L₁(2)并联连接，并联后再与可调电感L₂(3)串联连接；在可调电感L₁(2)与可调电感L₂(3)串接可调电感L₃(6)。

2.一种电力电流型无源静态滤波器是由电容C(1)、可调电感L₁(2)、可调电感L₂(3)和可调电阻R₁(4)组成，其特征在于：电容C(1)与可调电感L₁(2)并联连接，并联后再与可调电感L₂(3)串联连接；在所述的可调电感L₁(2)串接可调电阻R₁(4)。

3.一种电力电流型无源静态滤波器是由电容C(1)、可调电感L₁(2)、可调电感L₂(3)和可调电阻R₁(4)组成，其特征在于：电容C(1)与可调电感L₁(2)并联连接，并联后再与可调电感L₂(3)串联连接；在所述的电容C(1)串接可调电阻R₁(4)。

4.一种电力电流型无源静态滤波器是由电容C(1)、可调电感L₁(2)、可调电感L₂(3)、可调电阻R₁(4)和可调电阻R₂(5)组成，其特征在于：电容C(1)与可调电感L₁(2)并联连接，并联后再与可调电感L₂(3)串联连接；在所述的电容C(1)与可调电感L₁(2)分别串接可调电阻R₁(4)和可调电阻R₂(5)。

5.一种电力电流型无源静态滤波器是由电容C(1)、可调电感L₁(2)和可调电感L₂(3)组成，其特征在于：电容C(1)与可调电感L₁(2)并联连接，并联后再与可调电感L₂(3)串联连接；在所述的可调电感L₁(2)和可调电感L₂(3)可设计设定出多个谐波频率段的抽头(7)。

6.根据权利要求1至5中所述的任何一种电力电流型无源静态滤波器，其特征在于：进行电路三角接线法，接入屏内调整后并入电网A、B、C电源工作。

7.根据权利要求1至5中所述的任何一种电力电流型无源静态滤波器，其特征在于：进行电路星形接线法，接入屏内调整后并入电网A、B、C电源工作。

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