專利名稱：零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針對(duì)多相AC電源的零相序電流濾波器；特別的是，本發(fā)明涉及一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整。
背景技術(shù)：
在3相4線式配電系統(tǒng)中，如果負(fù)荷是不平衡的，在配電系統(tǒng)的中性在線將有零相序成份電流出現(xiàn)。所有的零相序電流是彼此同相，且相互間沒(méi)有相序存在，因而中性在線的零相序電流的量為相在線的零相序電流的量的3倍。然而，不管負(fù)荷是否平衡，在3相4線式配電系統(tǒng)上的非線性負(fù)荷都將導(dǎo)致零相序電流呈現(xiàn)在中性在線。故而，因非線性負(fù)載大量使用在使用三相四線式配電系統(tǒng)的一般商業(yè)大樓中，有時(shí)造成一般商業(yè)大樓的中性線零相序成份電流的量甚至可能超過(guò)相電流。
其中，中性線的零相序電流早已被認(rèn)為不利于系統(tǒng)運(yùn)作，可能造成的問(wèn)題，包括中性線超載、變壓器過(guò)熱、可用的系統(tǒng)容量降低、增加功率損失與其它的已知問(wèn)題。
許多系統(tǒng)被推薦以處理3相4線式配電系統(tǒng)的中性線零相序電流，但卻較為復(fù)雜與昂貴，且需要復(fù)雜化的電子裝置，使得使用時(shí)更是相對(duì)麻煩。
在3相4線式配電系統(tǒng)中，通常使用具有一低零相序阻抗零相序的零相序?yàn)V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(tǒng)中的零相序諧波可有效地減少。其中，最常用的零相序?yàn)V波器為之字型接線的電抗器或自耦變壓器，由于價(jià)格、可靠性與容易安裝上之優(yōu)點(diǎn)，而常用于三相四線式配電系統(tǒng)中以控制中性線的零相序電流。而常用于三相四線式配電系統(tǒng)中以控制中性線的零相序電流。
雖然，一零相序?yàn)V波器常被設(shè)計(jì)成針對(duì)零相序電流以提供最低可能的阻抗，并配合在該零相序?yàn)V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(jīng)中性線流入零相序?yàn)V波器，并阻止大量零相序電流流入配電系統(tǒng)。然而，在有些特殊系統(tǒng)需求狀況下，其需要一高阻抗；例如在配電系統(tǒng)中，特別是在商業(yè)建筑物中，因設(shè)備的相對(duì)頻繁擴(kuò)充，而可能使新的系統(tǒng)需求增加。在此種狀況下，在配電系統(tǒng)中，其已經(jīng)存在的之字型濾波器必須被去除，以適應(yīng)此特殊的高阻抗；并針對(duì)此一高阻抗?fàn)顩r的需求，以客制化設(shè)計(jì)的一之字型濾波器將替換。
圖1為先前技術(shù)圖標(biāo)，以顯示一種帶有可調(diào)整零相序阻抗的零相序電流濾波器，其包括第一、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3a1、3b1、3c1具有一輸入端點(diǎn)13a1、13b1、13c1以連接至此三相電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的其中一相a、b、c，每一第二線圈3a2、3b2、3c2的一結(jié)束點(diǎn)被連接至一共同端點(diǎn)N，以連接至一中性線導(dǎo)體，以及使用改變?cè)谕昏F心腳上第一線圈的有效圈數(shù)與第二線圈的有效圈數(shù)的相對(duì)比值作為調(diào)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的線圈之一上帶有一或多個(gè)分接頭，或是一輔助線圈3a3、3b3、3c3上帶有一或多個(gè)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(tǒng)上的開(kāi)關(guān)裝置，利用此分接頭或輔助線圈，以經(jīng)由此分接頭或輔助線圈的輸入端點(diǎn)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(diào)整零相序磁通以提供一種調(diào)整零相序諧波電流濾波器的零相序阻抗，可在維持個(gè)體不變的狀況下，當(dāng)在配電網(wǎng)絡(luò)上的改變需求需要時(shí)，能配合以改變?cè)摓V波器的零相序阻抗，而不需要其它的外來(lái)裝備或更替以客制化設(shè)計(jì)的新裝備。
但此種具有額外分接頭或輔助線圈的之字型濾波器，在藉由分接頭或輔助線圈以改變?yōu)V波器的零相序阻抗時(shí)，也將改變?cè)摓V波器的正序與負(fù)序阻抗，因而必然也造成配電系統(tǒng)的正序與負(fù)序成份波動(dòng)的不利影響。
因此，有一種需求，在系統(tǒng)需要配合以改變一零相序?yàn)V波器裝置的零相序阻抗時(shí)，不需要其它的外來(lái)裝備或更替以客制化設(shè)計(jì)的新裝備；該零相序?yàn)V波器裝置能配合系統(tǒng)需要改變?cè)撗b置的零相序阻抗，而且不影響該裝置的正序阻抗與負(fù)序阻抗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的裝置與方法，作為調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷之間一帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，且不影響該零相序?yàn)V波器的正序阻抗與負(fù)序阻抗。
為實(shí)現(xiàn)上述需求，本發(fā)明提供一種裝置與方法以作為調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷之間一帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，其中，該裝置含有一阻塞器帶有兩端點(diǎn)與一或多個(gè)分接頭，一輸入中性線和一輸出中性線，而輸入中性線連接至多相AC電源，與輸出中性線連接至負(fù)荷，以及零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)由阻塞器連接至輸入中性線和輸出中性線；并藉由改變所連接的阻塞器的分接頭的手段以達(dá)成改變與負(fù)荷并聯(lián)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗。
因?yàn)?，?相4線式配電系統(tǒng)中，零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)上僅有零相序電流的成份會(huì)呈現(xiàn)，造成與零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)連接的阻塞器上也祇存在零相序電流成份；故可藉由改變阻塞器的一個(gè)分接頭的連接的手段，達(dá)成改變與負(fù)荷并聯(lián)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，且祇影響配電系統(tǒng)中的零相序電流成份。此種透過(guò)控制開(kāi)關(guān)在3相4線式配電系統(tǒng)中改變連接的阻塞器的分接頭，對(duì)透過(guò)阻塞器與中性線連接的零相序?yàn)V波器而言，可以達(dá)到祇改變零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，而不影響零相序?yàn)V波器的正序阻抗與負(fù)序阻抗。
進(jìn)一步的改進(jìn)，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中均可在多相AC電源和零相序?yàn)V波器之間的輸入中性在線連接一個(gè)額外的阻塞器；此種改進(jìn)，可增加電源的中性線阻抗，使得零相序電流經(jīng)由配電變壓器更為困難，以阻礙在系統(tǒng)別處產(chǎn)生的零相序成份進(jìn)入零相序?yàn)V波器，并可防止因操作不當(dāng)而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。
此外，本發(fā)明的阻塞器可以是電感器，因而，幾乎不消耗能量，故對(duì)系統(tǒng)的效率不會(huì)有不良的影響。
當(dāng)本發(fā)明在實(shí)際施行之際，本發(fā)明可以有其它各種且不完全一樣的實(shí)體化措施；其能僅修整數(shù)個(gè)本發(fā)明的細(xì)節(jié)，而不偏離本發(fā)明所敘述申請(qǐng)專利范圍所記載之各項(xiàng)技術(shù)事項(xiàng)的觀點(diǎn)，來(lái)實(shí)行本發(fā)明。因而，本發(fā)明所作之描述及繪圖僅只是在此被視為本質(zhì)上之說(shuō)明，而非是實(shí)際實(shí)行之限制。


圖1為先前技術(shù)圖標(biāo)，以顯示一種帶有可調(diào)整零相序阻抗的零相序電流濾波器。
圖2為本發(fā)明的裝置與方法的第一實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。
圖3為一典型的帶有共同端點(diǎn)的之字型零相序?yàn)V波器的一電路標(biāo)。
圖4為一典型的帶有共同端點(diǎn)的wye-delta零相序?yàn)V波器的一電路標(biāo)。
圖5為本發(fā)明的裝置與方法的第二實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。
圖6為本發(fā)明的裝置與方法的第三實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。
圖7為本發(fā)明的裝置與方法的第四實(shí)施例具體化的一電路圖，類同于圖2電路圖的增加一個(gè)額外的阻塞器在一多相AC電源和一零相序?yàn)V波器之間的該輸入中性在線。
主要組件符號(hào)說(shuō)明 之字型電抗器的第一線圈 3a1、3b1、3c1 之字型電抗器的第一線圈的輸入端點(diǎn) 13a1、13b1、13c1 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?yàn)V波器的共同端點(diǎn) N 之字型電抗器的輔助線圈的分接頭 13a2、13b2、13c2、13a3、13b3、13c3 零相序?yàn)V波器 30、30a 多相AC電源 10 非線性負(fù)荷 20 帶有分接頭的阻塞器 40 阻塞器的分接頭其中之一 42a、42b、42c、42d 阻塞器的兩端點(diǎn)其中之一 401、402 控制開(kāi)關(guān) 50 接點(diǎn) 301a、301b、301c 輸入中性線 101 輸出中性線 102 輸入中性線的額外阻塞器 60 具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的裝置與方法適用于在一多相AC電源配電系統(tǒng)中調(diào)整多相AC電源和中性線的零相序電流。本發(fā)明的裝置與方法調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷之間一帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗時(shí)，且不影響零相序?yàn)V波器的正序阻抗與負(fù)序阻抗。
圖2為一本發(fā)明的裝置與方法的第一實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。圖3為一典型的帶有共同端點(diǎn)的之字型零相序?yàn)V波器30的一電路標(biāo)。圖4為一典型的帶有共同端點(diǎn)的wye-delta零相序?yàn)V波器30a的一電路標(biāo)。在圖2中的帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器可以是如圖3所示的之字型電抗器30，或是以圖4所示的wye-delta零相序?yàn)V波器30a替換在圖2中的帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器30。在圖2中，零相序?yàn)V波器30藉由接點(diǎn)301a、301b、301c連接至一多相AC電源10與一非線性負(fù)荷20；且零相序?yàn)V波器30的共同端點(diǎn)N連接至一阻塞器40的兩端點(diǎn)其中之一401，并經(jīng)由阻塞器的一個(gè)分接頭(42a或42b或42c或42d)或兩端點(diǎn)其中之另一端點(diǎn)402藉由控制開(kāi)關(guān)50連接至前述的輸入中性線101和前述的輸出中性線102。
在圖2的電路圖中，因零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)上僅有零相序電流的成份會(huì)呈現(xiàn)，造成連接至零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)的阻塞器上也祇存在零相序電流；故而，以下述說(shuō)明做為例示，藉由控制開(kāi)關(guān)50以改變阻塞器40的一個(gè)分接頭的連接，而使控制開(kāi)關(guān)連接的阻塞器由原本的分接頭42a改換成分接頭42b，將造成透過(guò)阻塞器40與輸出中性線并聯(lián)連接至非線性負(fù)荷的零相序?yàn)V波器等效零相序阻抗增加的改變，且祇影響電路圖中的零相序電流成份。此種運(yùn)作效應(yīng)，將可達(dá)到改變與負(fù)荷并聯(lián)連接的零相序?yàn)V波器的等效零相序阻抗，而不影響零相序?yàn)V波器的正序阻抗與負(fù)序阻抗。
使得在特殊系統(tǒng)需求需要的狀況下，不需針對(duì)一高阻抗?fàn)顩r需求，而特別以客制化設(shè)計(jì)的一之字型濾波器將原裝置替換。而祇需視系統(tǒng)需求，適宜的改換控制開(kāi)關(guān)連接的阻塞器的分接頭，即可達(dá)到改變裝置的零相序阻抗以配合系統(tǒng)需要。
圖5為本發(fā)明的裝置與方法的第二實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。圖中，零相序?yàn)V波器30藉由接點(diǎn)301a、301b、301c連接在一多相AC電源10與一非線性負(fù)荷20之間；且一輸入中性線101和一輸出中性線102連接至阻塞器40的兩端點(diǎn)其中之一401，并經(jīng)由阻塞器的一個(gè)分接頭(42a或42b或42c或42d)或兩端點(diǎn)其中之另一端點(diǎn)402藉由控制開(kāi)關(guān)50連接至零相序?yàn)V波器30的共同端點(diǎn)N。
圖6為本發(fā)明的裝置與方法的第三實(shí)施例具體化的一電路圖，以說(shuō)明本發(fā)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(diǎn)的零相序?yàn)V波器與一典型的非線性負(fù)荷。圖中，零相序?yàn)V波器30藉由接點(diǎn)301a、301b、301c連接在一多相AC電源10與一非線性負(fù)荷20之間；且零相序?yàn)V波器30的共同端點(diǎn)N連接至阻塞器40的兩端點(diǎn)其中之一401，以及阻塞器兩端點(diǎn)的另一端點(diǎn)402連接至一輸入中性線101，并經(jīng)由阻塞器的一個(gè)分接頭(42a或42b或42c或42d)藉由控制開(kāi)關(guān)50連接至一輸出中性線102。
第二實(shí)施例與第三實(shí)施例也可如第一實(shí)施例的例示說(shuō)明，藉由控制開(kāi)關(guān)50以改變阻塞器40的一個(gè)分接頭的連接，而使透過(guò)阻塞器與輸出中性線與非線性負(fù)荷并聯(lián)連接的零相序?yàn)V波器的等效零相序阻抗的改變，且祇影響電路圖中的零相序電流成份。
圖7為本發(fā)明的裝置與方法的第四實(shí)施例具體化的一電路圖，類同于圖2電路圖的增加一個(gè)額外的阻塞器60在前述的多相AC電源10和前述的零相序?yàn)V波器30之間的輸入中性線101上，以抑制在系統(tǒng)別處產(chǎn)生的零相序成份進(jìn)入零相序?yàn)V波器。此外，第二實(shí)施例與第三實(shí)施例也可如第四實(shí)施例的例示，增加一個(gè)額外的阻塞器在前述的多相AC電源和前述的零相序?yàn)V波器之間的前述的輸入中性在線(未顯示)。
實(shí)際運(yùn)作時(shí)，各實(shí)施例可以如第一實(shí)施例之例示說(shuō)明，將各實(shí)施例的零相序?yàn)V波器視設(shè)計(jì)需要，而使用之字型零相序?yàn)V波器30或wye-delta零相序?yàn)V波器30a。
前述的各種實(shí)行之形態(tài)，系作為一例示來(lái)闡明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受到該等實(shí)施形態(tài)之限制。在本次公開(kāi)中，僅只顯示且描述本發(fā)明少量的各式各樣的一些例示。本發(fā)明能夠應(yīng)用在各式各樣的其它組合及環(huán)境中，而且能夠在不超過(guò)類似于上述說(shuō)明之本發(fā)明概念的范圍內(nèi)改變或修正。
權(quán)利要求
1、一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的裝置，作為調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷之間一帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，該裝置含有一阻塞器帶有兩端點(diǎn)與一或多個(gè)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(fù)荷，前述的零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)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；并且藉由改變所連接的前述的阻塞器的分接頭的手段以達(dá)成改變與前述的負(fù)荷并聯(lián)的前述的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗。
2、如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該前述的零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)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?yàn)V波器的共同端點(diǎn)連接至該阻塞器的兩端點(diǎn)其中之一，并經(jīng)由該阻塞器的一個(gè)分接頭或兩端點(diǎn)其中之一連接至前述的輸入中性線和前述的輸出中性線。
3、如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該前述的零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)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?yàn)V波器的共同端點(diǎn)連接至該阻塞器的一個(gè)分接頭或兩端點(diǎn)其中之一，并經(jīng)由該阻塞器的兩端點(diǎn)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、如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該前述的零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)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?yàn)V波器的共同端點(diǎn)連接至該阻塞器的兩端點(diǎn)其中之一，而該阻塞器的的兩端點(diǎn)中另一端點(diǎn)連接至前述的輸入中性線，并經(jīng)由該阻塞器的一個(gè)分接頭連接至前述的輸出中性線。
5、如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在前述的多相AC電源和前述的零相序?yàn)V波器之間的前述的輸入中性在線連接一個(gè)額外的阻塞器。
6、如權(quán)利要求1所述的裝置，其中前述的零相序?yàn)V波器可以是多相之字型電抗器或自耦變壓器。
7、如權(quán)利要求1所述的裝置其中前述的零相序?yàn)V波器可以是多相YWE-DETA接線的變壓器。
8、一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的方法，作為調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷之間一帶有共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，步驟包括提供一阻塞器帶有兩端點(diǎn)與一或多個(gè)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(fù)荷；并且
為了改變與前述的負(fù)荷并聯(lián)的前述的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗，藉由改變與前述的零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)、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(dá)成。
10、如權(quán)利要求8所述的方法，其中在前述的多相AC電源和前述的零相序?yàn)V波器之間的前述的輸入中性在線連接一個(gè)額外的阻塞器。
全文摘要
一種零相序電流濾波器的零相序阻抗調(diào)整的裝置與方法，以調(diào)整在一多相AC電源與一負(fù)荷間一帶共同端點(diǎn)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗。此種裝置與方法含有一阻塞器帶有兩端點(diǎn)與一或多個(gè)分接頭，一輸入中性線和一輸出中性線，而輸入中性線連接AC電源，與輸出中性線連接負(fù)荷，及零相序?yàn)V波器的共同端點(diǎn)經(jīng)阻塞器連接輸入中性線和輸出中性線；并藉改變阻塞器的分接頭的手段以達(dá)成改變與負(fù)荷并聯(lián)的零相序?yàn)V波器的零相序阻抗。
文檔編號(hào)H02J3/01GK101420125SQ200710156390
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者陸緯庭 申請(qǐng)人:聯(lián)塑(杭州)機(jī)械有限公司, 陸孝庭