CN2755839Y - 基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置，解决了常规无源滤波器容易受到网络上谐波污染程度、温度漂移、滤波电容老化、非线性负荷变化而产生失谐的问题，它由主电抗器、滤波电容器构成滤波支路，在滤波支路中串接裂芯式或磁阀式可控电抗器，在滤波支路两端通过电压互感器和电流互感器接有由带通滤波器、相差检测电路、用于消除静态误差的PI调节电路和晶闸管触发电路构成的裂芯式或磁阀式可控电抗器控制器。优点是可根据系统变化，动态调节电感值大小，使电感、电容总在某个固定频率点谐振，起到滤除某次谐波的作用，改善无源滤波器的性能，起到无功补偿作用，提高功率因数，且结构相对简单、成本低、易实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于电网中电力系统无功补偿和谐波抑制领域中的基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置。
背景技术
电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源，随着电力电子装置的应用日益广泛，电网中的谐波污染也日趋严重。
电力系统中上述谐波的存在增加了传输损耗，降低了电网的效率，产生闪变和音频噪音，缩短了绝缘寿命，对电子电路和通信系统产生干扰，引起继电器的误动作。因此，抑制谐波已成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。为了对上述谐波污染进行抑制，各种基于LC谐振原理的无源滤波器早就被应用于电力系统之中，该种类型的滤波器结构简单，价格便宜且具有高可靠性，但是其有效程度取决于网络的阻抗，并受到电网谐波污染的频谱，滤波器电容的老化和负荷运行状况的影响，特别是其电容可能与电网形成并联谐振而导致谐波电压或电流的放大现象从而限制了其应用范围。
裂芯式或磁阀式可控电抗器是一种利用电力电子装置控制安装在铁心上的控制绕组中的直流电流，来改变铁心的磁通，从而达到改变电抗器在磁化曲线上的工作点，即铁芯的饱和度，进而达到平滑调节绕组电抗的目的。由于裂芯式或磁阀式可控电抗器可用于直至1150kV的任何电压等级的电网作为连续可调的电抗器使用，因而可用于直接接于超高压线路侧(开关在内)，阻抗调节的作用。
无源滤波器(PF)的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法简单稳定可靠，但其滤波效果依赖于系统的阻抗特性，并且容易受到网络上谐波污染程度、温度漂移、滤波电容老化以及非线性负荷变化的影响。实际工作中，工频角频率ω有一定的偏差，电容器由于制造、成组的配合精度及温度变化等原因也存在相对偏差，同样，电抗器由于制造、电感量的调整方式等原因也存在一定的误差，这些原因均使n次滤波器对于n次谐波“失谐”。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种可改善无源滤波器的性能，能在一定范围内连续调节电感值，保持滤波器在谐振点附近工作，消除频偏造成的失谐等影响，既可以提高滤波效果，又可降低滤波器的损耗且结构相对简单、成本低、易实现的基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置。
本实用新型的技术解决方案为：由主电抗器、滤波电容器构成滤波支路，其特殊之处是在滤波支路中串接有裂芯式或磁阀式可控电抗器，在滤波支路两端通过用于得到电压信号的电压互感器和用于得到电流信号的电流互感器接有由带通滤波器、与带通滤波器输出端相连且用于使输入的电压信号和电流信号同相及用于检测相位值的相差检测电路、用于消除静态误差的PI调节电路和用于控制可控电抗器工作状态的晶闸管触发电路构成的裂芯式或磁阀式可控电抗器控制器。
该基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置的固定电感值由主电抗器提供，变化的电感值由裂芯式或磁阀式可控电抗器来调节。采用由带通滤波器、相差检测电路、PI调节电路和晶闸管触发电路构成的裂芯式或磁阀式可控电抗器控制器控制裂芯式或磁阀式可控电抗器，可以根据系统变化，根据调谐滤波器在谐振时呈现纯电阻特性，即通过滤滤器的谐振频率的电流和滤波器两端同频率谐波电压相位相同，在20倍额定值的范围内动态连续调节电感值大小，使滤波器始终在某个固定频率点谐振，起到滤除某次谐波的作用，消除了频偏、温度漂移、滤波电容老化以及非线性负荷变化造成的失谐的影响，改善无源滤波器的性能；同时该滤波器中的电容器可以起到无功补偿作用，提高功率因数。因此，既可以提高滤波效果，又可降低滤波器的损耗且结构相对简单、成本低、易实现。
附图说明
图1是本实用新型的电路方框图；
图2是本实用新型中裂芯式可控电抗器的电路原理图；
图3是本实用新型中磁阀式可控电抗器的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，该连续可调谐滤波器由主电抗器L、滤波电容器C构成滤波支路，在滤波支路中串接有裂芯式或磁阀式可控电抗器6，在滤波支路两端通过用于得到电压信号的电压互感器PT和用于得到电流信号的电流互感器CT接有由带通滤波器1和2、与带通滤波器1和2输出端相连且用于使输入的电压信号和电流信号同相及用于检测相位值的相差检测电路3、用于消除静态误差的PI调节电路(比例积分调节器)4和用于控制裂芯式或磁阀式可控电抗器6工作状态的晶闸管触发电路5构成的裂芯式或磁阀式可控电抗器控制器。上述电路既可以用模拟电路也可以利用数字电路实现，所说的带通滤波器1和带通滤波器2为二阶有源带通滤波器。由于引入了带通滤波器，将产生相移，但是由于对电压、电流信号采用完全相同的滤波器，两滤波器产生的相移基本相同，对计算相位差不发生影响。
一个典型的单相裂芯式可控电抗器的工作原理如图2，该裂芯式可控电抗器包括两个相互绝缘的绕组，其中一个工作绕组9、一个控制绕组10。在两个半芯柱B11、B12上分别对称地绕有匝数为N/2的工作绕组9；该工作绕组9与主电抗器L相连后构成滤波电路的电抗器，该电抗器再与滤波电容器C串连构成单调谐滤波器接入电网。而控制绕组10同样分别对称地安装在两个半芯柱B11、B12上，由晶闸管T1～T4构成的整流桥供电。当晶闸管T1～T4均不导通时，可控电抗器相当于空载变压器，容量很小；随着整流桥控制角的变化，在控制绕组10中产生一定大小的直流偏磁电流，平滑地调节该该裂芯式可控电抗器的容量。
一个典型的单相磁阀式可控电抗器的工作原理如图3，该磁阀式可控电抗器的主铁芯一分为二个半芯柱B21和B22，两个半芯柱B21和B22上分别对称地绕有上、下绕组11、12；上、下绕组11、12各有一抽头，它们之间接有晶闸管K1和K2，上、下绕组11、12交叉联接后并至电网，二极管D0则横跨在交叉端点并用于续流。当晶闸管K1、K2均不导通时，磁阀式可控电抗器6相当于空载变压器，容量很小；若在电源电压的正负半周内轮流触发导通K1、K2，则经自耦变压后在绕组回路中产生一定大小的直流偏磁电流，其在两并联绕组中自成回路，不流向外部电路。改变可控硅K1、K2的触发导通角，便可得到不同的直流偏磁电流，从而改变铁芯的磁饱和度，平滑地调节该磁阀式可控电抗器的容量。
以5次滤波器为例，将负载7经该基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置接入电网8。该基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置利用电压、电流互感器PT、CT，通过两个结构与参数完全相同的模拟或数字5次带通滤波器1和2分别从系统的电压和电流信号中提取5次谐波电压、电流信号，并得到滤波支路的电压、电流信号；通过相位检测电路3比较滤波支路电压的5次谐波分量与电流的5次谐波分量的相位，将相位差送入PI调节电路4；PI调节器4输出提供晶闸管触发电路5的控制电压，再控制裂芯式或磁阀式可控电抗器6的工作，从而实现闭环控制。根据系统变化，调节电感大小，使电感、电容总在某个固定频率点谐振。
一旦系统发生谐振时，我们可以利用保护装置迅速封锁晶闸管的触发脉冲，使晶闸管在半个周期内关断；从而使可控电抗器呈现高阻态，破坏谐振条件，平息震荡。
Claims (1)
1、一种基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置，由主电抗器、滤波电容器构成滤波支路，其特征是：在滤波支路中串接有裂芯式或磁阀式可控电抗器，在滤波支路两端通过用于得到电压信号的电压互感器和用于得到电流信号的电流互感器接有由带通滤波器、与带通滤波器输出端相连且用于使输入的电压信号和电流信号同相及用于检测相位值的相差检测电路、用于消除静态误差的PI调节电路和用于控制裂芯式或磁阀式可控电抗器工作状态的晶闸管触发电路构成的裂芯式或磁阀式可控电抗器控制器。
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| CN 200420055391 CN2755839Y (zh) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | 基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102332723A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-01-25 | 湖南大学 | 自动谐振式电力滤波与连续无功补偿混成系统 |
| CN102593837A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-07-18 | 南京理工大学常熟研究院有限公司 | 一种自适应的单调谐滤波器 |
| CN104348155A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 青岛菲特电器科技有限公司 | 一种可调谐滤波装置 |
| CN112217213A (zh) * | 2020-10-24 | 2021-01-12 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种基于apf装置的谐振点实时计算方法 |
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2004
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