專利名稱：串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濾波裝置，尤其是一種串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的諧波主要來源于如變頻器、中頻爐等含有整流環(huán)節(jié)的非線性負(fù)載。隨著這些非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中的諧波越來越多，電能質(zhì)量日益惡化，因而對這些非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除顯得極為迫切。目前電力系統(tǒng)中用來濾除諧波的方案主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的無源濾波(如采用單調(diào)諧、雙調(diào)諧等濾波電路濾波)，另外一種是采用有源濾波。傳統(tǒng)的無源濾波方案采用的無源濾波器結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、投入成本低， 但濾波效果易受多種因素影響如電源頻率波動、溫度變化、元器件老化等影響，這些因素會導(dǎo)致濾波器偏離諧振狀態(tài)，濾波效果變差。有源濾波能對諧波進(jìn)行實(shí)時濾波，但控制復(fù)雜、 價格昂貴，且受電力電子元件的限制，損耗大，維護(hù)復(fù)雜，使用壽命和可靠性均不高，限制了其在用戶中的推廣使用。傳統(tǒng)的無源濾波方案，其原理是給諧波源提供一低阻通道，讓諧波電流就近回流諧波源，減少其在系統(tǒng)中的數(shù)量。然而其受系統(tǒng)參數(shù)影響，很難達(dá)到理想的濾波效果。并且參數(shù)變化或匹配不好時，易與系統(tǒng)發(fā)生諧振。對于高功率因數(shù)的系統(tǒng)，會對系統(tǒng)倒送無功， 無法投入。并且，其并不減少，甚至放大了諧波電流，使系統(tǒng)總電流增加，沒有節(jié)能的效果。有源濾波一樣不能減少系統(tǒng)總電流，由于電力電子器件的使用，總的損耗比較大， 也沒有節(jié)能作用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種不易與系統(tǒng)發(fā)生諧振、有效減低系統(tǒng)總電流，具有顯著的節(jié)能效果的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，包括第一電抗器 LI、第一電容器Cl、變壓器Tl、第一單相可控娃Ql、第二單相可控娃Q2、第一壓敏電阻Yl、第二壓敏電阻Y2、限流電抗器L0、避雷器BI、第二電抗器L2、第二電容器C2、第三電抗器L3、 第三電容器C3及真空接觸器K ;第一電抗器LI與經(jīng)變壓器Tl阻抗變換后的第一電容器Cl 串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，并諧振于工頻，接于電源和負(fù)載之間，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)第二和第三諧振支路，第一單相可控硅Ql和第二單相可控硅Q2與限流電抗器LO串聯(lián)后并接在第一電容器Cl兩端，避雷器BI并接在第一電容器Cl兩端，真空接觸器K并接在電源和負(fù)載之間。第一電抗器LI與經(jīng)變壓器Tl阻抗變換后的第一電容器Cl串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，諧振于工頻，此串聯(lián)諧振支路對基波呈零阻抗，能夠使基波無損通過，而對諧波呈較大阻抗，隔離了諧波。阻抗變換變壓器Tl的采用，使普通電容器在串聯(lián)諧振濾波中的使用成為可能，壓敏電阻觸發(fā)的可控硅有效的保護(hù)了串聯(lián)電容器Cl，使整套方案具有了實(shí)用性。在電源側(cè)并聯(lián)的傳統(tǒng)濾波支路，有效消除了低次諧波，降低了對第一電抗器LI和第一電容器Cl的容量要求，平衡了性能和成本，整套方案易于實(shí)現(xiàn)，濾波效果極好。所述第一壓敏電阻Yl和第二壓敏電阻Y2分別接在所述第一單相可控硅Ql和第二單相可控硅Q2陽極和柵極之間，當(dāng)可控硅陽極和陰極之間的電壓超過壓敏電阻的設(shè)定值時，可控硅導(dǎo)通，限制串聯(lián)電容器Cl兩端的電壓，達(dá)到保護(hù)的目的。所述變壓器Tl的一次繞組接在第一電抗器LI和負(fù)載之間，變壓器Tl的二次繞組接第一電容器Cl及其保護(hù)電路。所述第一電抗器LI和變壓器Tl相連，然后并接由第二電抗器L2與第二電容器C2 構(gòu)成的第二濾波支路和由第三電抗器L3與第三電容器C3構(gòu)成的第三濾波支路，其中第二電抗器L2和第二電容器C2諧振于諧波含量較大的最低次諧波頻率上，第三電抗器L3和第三電容器C3諧振于諧波含量較大的次低次諧波頻率上。所述第一電抗器LI、第二電抗器L2、第三電抗器L3及阻抗變換變壓器Tl、第一電容器Cl、第二電容器C2、第三電容器C3可以是單相的或三相的。本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置的有益效果如下I、裝置串接在電源和負(fù)載之間，改變了系統(tǒng)的阻抗，不易與系統(tǒng)發(fā)生諧振。2、對各次諧波及簡諧波都有抑制作用，頻率愈高，抑制作用愈強(qiáng)。3、有效減低系統(tǒng)總電流，具有顯著的節(jié)能效果。4、串并聯(lián)混合方式，串聯(lián)電抗器、電容器與傳統(tǒng)濾波支路混合設(shè)計(jì)，有效降低串聯(lián)支路的容量需要，在提高濾波性能的同時，有效降低了成本。5、阻抗變換變壓器的使用，使通用電容器的使用在串聯(lián)電容濾波中成為可能，使串聯(lián)電容濾波具有了工程實(shí)現(xiàn)的可能。6、壓敏電阻觸發(fā)可控硅串聯(lián)電容保護(hù)電路，實(shí)時保護(hù)串聯(lián)電容器，是整套方案能夠工程應(yīng)用的重要保證。7、整套方案基于無源電力元件，保護(hù)電路也基于自觸發(fā)，可靠性高，使用壽命長。

圖I為本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置單相的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置三相的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，包括第一電抗器LI、第一電容器Cl、變壓器Tl、第一單相可控娃Q1、第二單相可控娃Q2、第一壓敏電阻 Y1、第二壓敏電阻Y2、限流電抗器L0、避雷器BI、第二電抗器L2、第二電容器C2、第三電抗器 L3、第三電容器C3及真空接觸器K ;第一電抗器LI與經(jīng)變壓器Tl阻抗變換后的第一電容器 Cl串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，并諧振于工頻，接于電源和負(fù)載之間，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)第二和第三諧振支路，第一單相可控硅Ql和第二單相可控硅Q2與限流電抗器LO串聯(lián)后并接在第一電容器Cl兩端，避雷器BI并接在第一電容器Cl兩端，防止瞬態(tài)過電壓損壞第一電容器Cl。 真空接觸器K并接在電源和負(fù)載之間，起到在負(fù)載側(cè)電源短路或裝置故障時短接裝置的作用。[0024]第一電抗器LI與經(jīng)變壓器Tl阻抗變換后的第一電容器Cl串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，諧振于工頻，此串聯(lián)諧振支路對基波呈零阻抗，能夠使基波無損通過，而對諧波呈較大阻抗，隔離了諧波。阻抗變換變壓器Tl的采用，使普通電容器在串聯(lián)諧振濾波中的使用成為可能，壓敏電阻觸發(fā)的可控硅有效的保護(hù)了串聯(lián)電容器Cl，使整套方案具有了實(shí)用性。在電源側(cè)并聯(lián)的傳統(tǒng)濾波支路，有效消除了低次諧波，降低了對第一電抗器LI和第一電容器 Cl的容量要求，平衡了性能和成本，整套方案易于實(shí)現(xiàn)，濾波效果極好。所述第一壓敏電阻Yl和第二壓敏電阻Y2分別接在所述第一單相可控硅Ql和第二單相可控硅Q2陽極和柵極之間，當(dāng)可控硅陽極和陰極之間的電壓超過壓敏電阻的設(shè)定值時，可控硅導(dǎo)通，限制串聯(lián)電容器Cl兩端的電壓，達(dá)到保護(hù)的目的。所述變壓器Tl的一次繞組接在第一電抗器LI和負(fù)載之間，變壓器Tl的二次繞組接第一電容器Cl及其保護(hù)電路。所述第一電抗器LI和變壓器Tl相連，然后并接由第二電抗器L2與第二電容器C2 構(gòu)成的第二濾波支路和由第三電抗器L3與第三電容器C3構(gòu)成的第三濾波支路，其中第二電抗器L2和第二電容器C2諧振于諧波含量較大的最低次諧波頻率上，第三電抗器L3和第三電容器C3諧振于諧波含量較大的次低次諧波頻率上。所述第一電抗器LI、第二電抗器L2、第三電抗器L3及阻抗變換變壓器Tl、第一電容器Cl、第二電容器C2、第三電容器C3都是單相的。實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置與實(shí)施例I基本相同，不同的是所述第一電抗器LI、第二電抗器L2、第三電抗器L 3及阻抗變換變壓器 Tl、第一電容器Cl、第二電容器C2、第三電容器C3都是三相的。上面所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，其特征在于包括第一電抗器(LI)、 第一電容器(Cl)、變壓器(Tl)、第一單相可控娃(Ql)、第二單相可控娃(Q2)、第一壓敏電阻(Yl)、第二壓敏電阻(Y2)、限流電抗器(LO)、避雷器(BI)、第二電抗器(L2)、第二電容器 (C2)、第三電抗器(L3)、第三電容器(C3)及真空接觸器(K);第一電抗器(LI)與經(jīng)變壓器 (Tl)阻抗變換后的第一電容器(Cl)串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，并諧振于工頻，接于電源和負(fù)載之間，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)第二和第三濾波支路，第一單相可控硅(Ql)和第二單相可控硅(Q2) 與限流電抗器(LO)串聯(lián)后并接在第一電容器(Cl)兩端，避雷器(BI)并接在第一電容器 (Cl)兩端，真空接觸器(K)并接在電源和負(fù)載之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，其特征在于所述第一壓敏電阻(Yl)和第二壓敏電阻(Y2)分別接在所述第一單相可控硅(Ql)和第二單相可控硅(Q2)陽極和柵極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，其特征在于所述變壓器(Tl)的一次繞組接在第一電抗器(LI)和負(fù)載之間，變壓器(Tl)的二次繞組接第一電容器(Cl)及其保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，其特征在于所述第一電抗器(LI)和變壓器(Tl)相連，然后并接由第二電抗器(L2)與第二電容器(C2)構(gòu)成的第二濾波支路和由第三電抗器(L3)與第三電容器(C3)構(gòu)成的第三濾波支路，其中第二電抗器(L2)和第二電容器(C2)諧振于諧波含量較大的最低次諧波頻率上，第三電抗器 (L3)和第三電容器(C3)諧振于諧波含量較大的次低次諧波頻率上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，其特征在于所述第一電抗器(LI)、第二電抗器(L2)、第三電抗器(L3)及阻抗變換變壓器(Tl)、第一電容器(Cl)、第二電容器(C2)、第三電容器(C3)可以是單相的或三相的。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種不易與系統(tǒng)發(fā)生諧振、有效減低系統(tǒng)總電流，具有顯著的節(jié)能效果的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，包括第一電抗器(L1)、第一電容器(C1)、變壓器(T1)、第一單相可控硅(Q1)、第二單相可控硅(Q2)、第一壓敏電阻(Y1)、第二壓敏電阻(Y2)、限流電抗器(L0)、避雷器(B1)、第二電抗器(L2)、第二電容器(C2)、第三電抗器(L3)、第三電容器(C3)及真空接觸器(K)。本實(shí)用新型的串并聯(lián)混合型無源電力濾波及保護(hù)裝置，采用串并聯(lián)混合方式，串聯(lián)電抗器、電容器與傳統(tǒng)濾波支路混合設(shè)計(jì)，有效降低串聯(lián)支路的容量需要，在提高濾波性能的同時，有效降低了成本；整套方案基于無源電力元件，保護(hù)電路也基于自觸發(fā)，可靠性高，使用壽命長。
文檔編號H02J3/01GK202353213SQ201120501790
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張社旗, 范丙軍, 袁衛(wèi)華 申請人:邯鄲市恒山通用電氣有限公司