TWI345864B - - Google Patents

Description

1345864 [0001] [0002] [0003] [0004] [0005] 096140204 100年02月15日按正替換頁 發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及針對多相AC電源的零相序電流濾波器； 特別的是，本發明涉及一種零相序電流濾波器的零相序 阻抗調整。 【先前技術】 在3相4線式配電系統中，如果負荷是不平衡的，在 配電系統的中性線上將有零相序成份電流出現。所有的 零相序電流是彼此同相，且相互間沒有相序存在，因而 中性線上的零相序電流的直為相線上的零相序電流的量 的3倍。然而，不管負荷是否平衡^在’3相4·線式配電系統 上的非線性負荷都將導致零相存電瘫i現在中性線上。 故而，因非線性負載大量使用在使用三知四線式配電系 統的一般商業大樓中，有時造成一般商業大樓的中性線 零相序成份電流的量甚至可能超過相電流。 其中，中性線的零相序電流.早已被認為不利於系統 運作，可能造成的問題，:;包括丨中^各線'過載、變壓器過熱 - 、可用的系統容量降低、增加功率損失與其他的已知問 題。 許多系統被推薦以處理3相4線式配電系統的中性線 零相序電流，但卻較為複雜與昂貴，且需要複雜化的電 子裝置，使得使用時更是相對麻煩。 在3相4線式配電系統中，通常使用具有一低零相序 阻抗零相序的零相序濾波器控制零相序諧波。藉由低的 零相序阻抗以吸引零相序諧波電流，使流入配電系統中 表單編號Α0101 第3頁/共19頁 1003049190-0 1345864 100年02月15日核正替族頁 [0006] 的零相序諧波可有效地減少。其中，最常用的零相序濾 波器為之字型接線的電抗器或自耦變壓器，由於價格、 可靠性與容易安裝上之優點，而常用於三相四線式配電 系統中以控制中性線的零相序電流。 雖然，一零相序濾波器常被設計成針對零相序電流 以提供最低可能的阻抗，並配合在該零相序濾波器與電 源之間介入一阻塞器以盡可能迫使零相序電流可大多經 中性線流入零相序渡波益*並阻止大零相序電流流入 配電系統。然而，在有些特殊系統需求狀況下，其需要 一高阻抗；例如在配電系統中，特別是在商業建築物中

，因設備的相對頻繁擴充，線需求增加 。在此種狀況下，在配電系释的之字型 濾波器必須被去除，以適應此特殊的高阻抗；並針對此 一高阻抗狀況的需求，以客製化設計的一之字型濾波器 將替換。 } f; I

[0007] 第一圖為先前技術圖種帶有可調整零 j " ** . / 相序阻抗的零相序電流濾其泡括第一、第二與第 三鐵心腳，每一鐵心腳具有第一與第二線圈連接成一之 字型電抗器，每一第一線圈3al、3bl、3cl具有一輸入 端點13al、13bl、13cl以連接至此三相電力供應網路的 其中一相a、b、c，每一第二線圈3a2、3b2、3c2的一結 束點被連接至一共同端點N，以連接至一中性線導體，以 及使用改變在同一鐵心腳上第一線圈的有效圈數與第二 線圈的有效圈數的相對比值作為調整零相序阻抗的手段 。其藉由一零相序的之字型濾波器提供在每一鐵心腳上 096140204 表單編號A0101 第4頁/共19頁 1003049190-0 1345864 100年02月15日核正替换頁 的線圈之一上帶有一或多個分接頭，或是一輔助線圈3a3 、3b3、3c3上帶有一或多個分接頭13a2、13b2、13c2 、13a3、13b3、13c3連接至在每一鐵心腳上的線圈之一 ;視需要，藉由傳統上的開關裝置，利用此分接頭或輔 助線圈，以經由此分接頭或輔助線圈的輸入端點重建電 源與濾波器的連接。此種具有額外分接頭或輔助線圈的 之字型電抗器，藉由調整零相序磁通以提供一種調整零 相序諧波電流濾波器的零相序阻抗，可在維持個體不變 的狀況下，當在配電網路上的改變需求需要時，能配合 以改變該濾波器的零相序阻抗，而不需要其他的外來裝 備或更替以客製化設計的新裝備。> .·；；；&.

[0008] 但此種具有額外分接頭i罐助/線姐#:„之¥型濾波器 ，在藉由分接頭或輔妇線圈以改變濾波器的零相序阻抗 時，也將改變該濾波器的正序與負序阻抗，因而必然也 造成配電系統的正序與負序成份波動的不利影響。 , , .... * [0009] 因此，有一種需求，在系統需要離合以改變一零相 序濾波器裝置的零相序阻我發丨丨來潭要其他的外來裝備 或更替以客製化設計的新裝備；該零相序濾波器裝置能 配合系統需要改變該裝置的零相序阻抗，而且不影響該 裝置的正序阻抗與負序阻抗。 【發明内容】 [0010] 本發明的目的在提供一種零相序電流濾波器的零相 序阻抗調整的裝置與方法，作為調整在一多相AC電源與 一負荷之間一帶有共同端點的零相序濾波器的零相序阻 抗，且不影響該零相序濾波器的正序阻抗與負序阻抗。 096140204 表單編號A0101 第5頁/共19頁 1003049190-0 1345864 [0011] m 月1 4見上述需求’本發明提供-種裝置與方法以^ 為調玉在^相仏電源與一負荷之間一帶有共同端點的 零:序錢器的零相序阻抗，其中，該裝置含有一阻塞 B°▼有兩端點與—或多個分接頭，-輸人中性線和-輪 出中性線’而輪人中性線連接至多相AC電源，與輸出中 陡線連接至負4 ’以及零相序渡波器的共同端點經由阻 塞器連接至輸人中性線和輸出中性線；並藉由改變所連 接的阻塞器的分接頭的手段以達纽變與負荷並聯的零 相序濾波器的零相序阻抗。 [0012] 在3相4線式配電系統中，零相序濾波器的』 同端點上僅有零相序電流的罾^^^與零相序 ==响㈣相序電流 成伤，故可猎由改變阻塞器的一個分揍頭的連接的手段 ，達成改變與負荷並聯的零相序濾波器的零相序阻抗， 且抵影響配電系統中的零够電辦成份匕種透過控制 開關在3相4線式配電线德器的分接頭 ，對透過阻塞器與中性線波器而言，可 以達到祇改變零相序濾波器&零阻抗，而不影響零 相序遽波器的正序阻抗與負序阻抗。 [0013] 進一步的改進，本發明的各個實施例中均可在多相 AC電源和零相序濾波器之間的輸入中性線上連接一個額 外的阻塞器；此種改進，可增加電源的中性線阻抗，使 得零相序電流經由配電變壓器更為困難，以阻礙在系統 別處產生的零相序成份進入零相序慮波器，並可防止因 操作不當而對系統產生的不利影響β 096140204 表單編號Α0101 第6頁/共19頁 1003049190-0 1345864 [0014] [0015] [0016] [0017] ， 100年02月15日梭正替换頁 此外，本發明的阻塞器可以是電感器，因而，幾乎 不消耗能量，故對系統的效率不會有不良的影響。 當本發明在實際施行之際，本發明可以有其他各種 且不完全一樣的實體化措施；其能僅修整數個本發明的 細節，而不偏離本發明所敍述申請專利範圍所記載之各 項技術事項的觀點，來實行本發明。因而，本發明所作 之描述及繪圖僅只是在此被視爲本質上之說明，而非是 實際實行之限制。 【實施方式】 本發明的零相序電流濾波器的零相序阻抗調整的裝 ， .» 1 * · . . v . 置與方法適用於在一多相AC電，源，配電 '系:統中調整多相AC 電源和中性線的零相序電流心^本各-明的嘴量輿方法調整 在一多相AC電源與一負荷之間一帶有共同端點的零相序 濾波器的零相序阻抗時，且不影響零相序濾波器的正序 阻抗與負序阻抗。 ·_ ' ***;" . ,. ' . . · ' ' ,； ψ 第二圖為一本發明的裝^置與方法蚱第一實施例具體 化的一電路圖，以說明本#.#丨命裝嗄連接以一典型的多 相AC電源、一典型的帶有共同端點的零相序濾波器與一 典型的非線性負荷。第三圖為一典型的帶有共同端點的 之字型零相序濾波器30的一電路圖圖示。第四圖為一典 型的帶有共同端點的wye-delta零相序遽波器30a的一電 路圖圖示。在第二圖中的帶有共同端點的零相序濾波器 可以是如第三圖所示的之字型電抗器30，或是以第四圖 所示的wye-delta零相序滤波器30a替換在第二圖中的帶 有共同端點的零相序渡波Is 3 0。在第二圖中*零相序滤 096140204 表單編號A0101 第7頁/共19頁 1003049190-0 1345864 100年02月15日核正替择頁 波器30藉由接點301a、301b、301c連接至一多相AC電 源10與—非線性負荷20 ;且零相序濾波器3〇的共同端點n 連接至一阻塞器40的兩端點其中之一401，並經由阻塞器 的一個分接頭（42a或42b或42c或42d)或兩端點其中之 另一端點402藉由控制開關50連接至前述的輸入中性線 101和前述的輸出令性線102 * [0018] 在第二圖的電路圖中，因零相序濾波器的共同端點 上僅有零相序電流的成份會呈現，造成連接至零相序渡 波器的共同端點的阻塞器上也祇存在零相序電流；故而 ’以下述說明做為例示，藉由控制開關5〇叫改變阻塞器 40的-個分接頭的連接，阻塞器由 40與輸出中性線並聯連接至非線性負荷“零相序渡波器 等效零相序阻抗增加的改變，且衹影響電路圖中的零相 序電流成份》此種運作效應，將;可達到改變與負荷並 連接的零相序濾波器的等#多岸’，-忐不影響零相 序濾波器的正序阻抗與負 [0019] 使得在特殊系統需求需要的狀況下，不需針對一高 阻抗狀況需求，而特別以客製化設計的一之字型濾波器 將原裝置替換。而祇需視系統需求，適宜的改換控制開 關連接的阻塞器的分接頭，即可達到改變裝置的零相序 阻抗以配合系統需要。 [0020] 096140204 第五圖為本發明的裝置與方法的第二實施例具體化 的一電路圖，以說明本發明的裝置連接以一典型的多相 AC電源、一典型的帶有共同端點的零相序濾波器與一典 表單編號A0101 第8頁/共19頁 1003049190-0 1345864 100年02月15日核正替换頁 [0021] [0022] [0023] 096140204 型的非線性負荷。圖中，零相序濾波器3〇藉由接點3〇la 、301b、301c連接在一多相Ac電源10與一非線性負荷2〇 之間；且一輸入中性線1 0 1和一輸出中性線丨〇 2連接至阻 塞器40的兩端點其中之一 4〇1，並經由阻塞器的一個分接 頭（42a或42b或42c或42d)或兩端點其中之另一端點 402藉由控制開關50連接至零相序濾波器3〇的共同端點N 〇 第六圖為本發明的裝置與方法的第三實施例具體化 的一電路圖’以說明本發明的裝置連接以一典型的多相 AC電源、一典型的帶有共同端點的零相序渡波器與一典 型的非線性負荷。圖中，零蛘沣该媛器,3〇 4由接點30 la 'Ί:. , -ν':':--. 3 、301b、301c連接在一多領擎疼線性負荷2〇 之間；且零相序渡波器3 0的共同端點N連接至阻塞器4 〇的 兩端點其中之一401，以及阻塞器兩端點的另一端點4〇2 連接至一輸入中性線101 ’並經由阻塞器的一個分接頭（ 42a或42b或42c或42d)藉:由硅制開關5〇連接至一輸出中 性線102。 ' 第二實施例與第三實施例也可如第一實施例的例示 說明，藉由控制開關50以改變阻塞器40的一個分接頭的 連接，而使透過阻塞器與輸出中性線與非線性負荷並聯 連接的零相序濾波器的等效零相序阻抗的改變，且衹影 響電路圖中的零相序電流成份。 第七圖為本發明的裝置與方法的第四實施例具體化 的一電路圖，類同於第二圖電路圖的增加一個額外的阻 塞器60在前述的多相AC電源和前述的零相序濾波器30 表單編號A0101 第9頁/共19頁 1003049190-0 1345864 ΓΟΟ年02月15日按正替換頁 之間的輸入中性線101上，以抑制在系統別處產生的零相 序成份進入零相序濾波器。此外，第二實施例與第三實 施例也可如第四實施例的例示，增加一個額外的阻塞器 在前述的多相A C電源和則述的零相序渡波為之間的刖述 的輸入中性線上（未顯示）。 [0024] 實際運作時，各實施例可以如第一實施例之例示說 明，將各實施例的零相序濾波器視設計需要，而使用之 字型零相序渡波器30或wye-de 1 ta零相序渡波器30a 。 [0025] [0026] 前述的各種實行之形態，系作爲一例示來闡明本發 明，但本發明並不受到該等實施形態之!^刺。在本次公 ㉟ y、·-w· 開中，僅只顯示且描述本發ί®少 1量鉑^各|夫客妓的一些例 示。本發明能夠應用在各式友環境中， 而且能夠在不超過類似於上述說明之本發明概念的範園 内改變或修正。 【圖式簡單說明】 ./(]: 第一圖為先前技術圖示，涉^種帶廣可調整零相序 阻抗的零相序電流濾波器Ortice [0027] 第二圖為本發明的裝置與方法的第一實施例具體化的一 電路圖，以說明本發明的裝置連接以一典型的多相AC電 源、一典型的帶有共同端點的零相序濾波器與一典型的 非線性負荷》 [0028] 第三圖為一典型的帶有共同端點的之字型零相序濾波器 的一電路圖圖示。 [0029] 第四圖為一典型的帶有共同端點的wye-del ta零相序渡 096140204 表單編號A0101 第10頁/共19頁 1003049190-0 1345864 100年02月15日修正替換頁 [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] 波器的一電路圖圖示。 第五圖為本發明的裝置與方法的第二實施例具體化的一 電路圖，以說明本發明的裝置連接以一典型的多相Ac電 源'一典型的帶有共同端點的零相序濾波器與一典型的 非線性負荷。 第六圖為本發明的裝置與方法的第三實施例具體化的一 電路圖’以說明本發明的裝置連接以一典型的多相Ac電 源、一典型的帶有共同端點的零相序濾波器與一典型的 非線性負荷β 第七圖為本發明的裝置與方,法?的:丨第，四實施,例具體化的一 ·、· 電路圖，類同於第二圖電路¢.的增尹.二個額外的阻塞器 ,卜 产 > · 在一多相AC電源和一零相序^波器之·間的該輸入中性線 上0 【主要元件符號說明】 之字型電抗器的第一線圈3kl^此1、:3c 1 ’ t 之字型電抗器的第一線圈的翁扣碑B13a卜13bl、13cl 三相的其中一相a、b、c 之字型電抗器的第二線圈3a2、3b2、3c2 之字型電抗器的輔助線圈3a3、3b3、3c3

零相序濾波器的共同端點N 之字型電抗器的辅助線圈的分接頭13a2 ' 13b2、13c2、 13a3 、 13b3 、 13c3 096140204 表單編號A0101 第11頁/共19頁 1003049190-0 ίΟΟ年02月15日修正替运頁 1345864 [0040] 零相序濾波器30、30a [0041] 多相AC電源10 [0042] 非線性負荷20 [0043] 帶有分接頭的阻塞器40 [0044] 阻塞器的分接頭其中之一42a、42b、42c、42d [0045] 阻塞器的兩端點其中之一401、402 [0046] 控制開關50

[0047] 接點301a、301b、301c [0048] 輸入中性線1 01 [0049] 輸出中性線1 0 2 [0050] 輸入中性線的額外阻塞器60 096140204 表單編號A0101

广秦f U如 ^ 第12頁/共19頁 1003049190-0

Claims (1)

1345864 - . . 100年02月15日梭正替换頁 七、申請專利範圍： 1 . 一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調整的裝置，該零相 序濾波器藉由接點連接至一多相AC電源與一負荷作為調整 在一多相AC電源與一負荷之間一帶有共同端點的零相序濾 波器的零相序阻抗，該裝置含有： 一阻塞器帶有兩端點與一或多個分接頭，一輸入中性線和 一輸出中性線，前述的輸入中性線連接至前述的多相AC電 源，前述的輸出中性線連接至前述的負荷，前述的零相序 濾波器的共同端點經由前述的阻塞器連接至前述的輸入中 性線和前述的輸出中性線；並且藉由改變所連接的前述的 阻塞器的分接頭的手段以達:的省荷並聯的前 ;； . 述的零相序遽波的零相序纟且抗。/.-. 2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該前述的零相序 濾波器的共同端點經由前述的阻塞器連接至前述的輸入中’ 性線和前述的輸出中性線可以是該零相序濾波器的共同端 .. ί , < --* * . . 、 · . ' 點連接至該阻塞器的兩端點其f ¥ ，'並經由該阻塞器的 一個分接頭或兩端點其中之一 接前述的輸入中性線和 前述的輸出中性線。 ' m 3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該前述的零相序 濾波器的共同端點經由前述的阻塞器連接至前述的輸入中 性線和前述的輸出中性線可以是該零相序濾波器的共同端 點連接至該阻塞器的一個分接頭或兩端點其中之一，並經 由該阻塞器的兩端點其中之一連接至前述的輸入中性線和 前述的輸出中性線。 4. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該前述的零相序 096140204 表單編號A0101 第13頁/共19頁 1003049190-0 ^45864 100年02月15日按正替运頁 濾波器的共同端點經由前述的阻塞器連接至前述的輸入中 性線和前述的輸出中性線可以是是該零相序濾波器的共同 端點連接至該阻塞器的兩端點其中之一，而該阻塞器的的 兩端點中另一端點連接至前述的輸入中性線並經由該阻 塞器的一個分接頭連接至前述的輸出中性線。 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中在前述的多相AC 电源和如述的零相序渡波器之間的前述的輸入中性線上連 接一個額外的阻塞器》 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中前述的零相序濾 波器可以是多相之字型電抗器或自耦變壓器。 如申請專利範圍第1項所述I 波器可以是多相YWE-DETA. 一種零相序電流濾波器的苓;pg斤阻祝調堅*的方法，該零相 序濾波器藉由接點連接至一多相AC電源與一負荷作為調整 在一多相AC電源與一負荷之間一帶有共同端點的零相序濾 波器的零相序阻抗，步驟ei掊tehecfud 提供一阻塞器帶有兩端點^頭、一輸入中性 線和一輸出中性線； Of"hc?3 月，J述的輸入中性線連接至前述的多相Ac電源； 前述的輸出中性線連接至前述的負荷；並且為了改變與前 述的負荷並聯的前述的零相序濾波器的零相序阻抗，藉由 改變與前述的零相序濾波器的共同端點、前述的輸入中性 線和前述的輸出中性線所連接的前述的阻塞器的分接頭的 手段以達成。 096140204

的零相序濾 .如申請專利範圍第8項所述的方法，其中在前述的多相AC 電源和前述的零相序濾波器之間的前述的輸入中性線上連 表單編號A0101 1003049190-0 第14頁/共19頁 1345864 - . · 100年02月15日修正替換頁 接一個額外的阻塞器。 096140204 表單編號A0101

第15頁/共19頁 1003049190-0