本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各類非線性用電設(shè)備，特別是電力電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，作為供電電源與用電設(shè)備之間的非線性接口電路，電力電子設(shè)備在實(shí)現(xiàn)功率控制與處理的同時(shí)，也不可避免地產(chǎn)生非正弦波形，向電力系統(tǒng)注入諧波電流，使得公共連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓波形發(fā)生嚴(yán)重畸變。當(dāng)前諧波問題是目前對(duì)電能質(zhì)量影響最大的問題，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備、用電設(shè)備有很大的危害。電力諧波的抑制或者減緩措施通常分為預(yù)防性和補(bǔ)償性兩種。預(yù)防性措施包括：(1)供電設(shè)備例如電容器、變壓器、發(fā)電機(jī)等在設(shè)計(jì)、制造、配置等方面采取減少諧波的措施；(2)通過增加整流器脈動(dòng)數(shù)或者采用可控整流來限制電力諧波的主要來源—整流器的諧波。補(bǔ)償性措施包括：(1)改變饋線參數(shù)；(2)采用濾波器。其中采用濾波器是最直接的，也比較可行的補(bǔ)償性措施。當(dāng)前普遍采用的濾波器主要有無源濾波器和有源濾波器兩大類。而其中，無源濾波器的使用更為普及，主要是由于其成本相對(duì)較低，技術(shù)相對(duì)成熟。但是，在很多方面，無源濾波器相對(duì)有源濾波器都有很多局限性。一般由電容元件與電感元件按照一定的參數(shù)配置，一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，可形成無源濾波器。無源濾波器濾波效果受制于系統(tǒng)阻抗特性，并容易受溫度漂移、網(wǎng)絡(luò)上諧波污染程度、濾波電容老化及非線性負(fù)荷的影響。此外，無源濾波器僅能對(duì)特定的諧波進(jìn)行有效地衰減，而出于經(jīng)濟(jì)和占地面積方面的考慮，濾波器個(gè)數(shù)均是有限的，對(duì)于諧波含量豐富的場合，無源濾波器的濾波效果往往不夠理想；傳統(tǒng)普通型無源濾波器對(duì)一些典型干擾源，如負(fù)荷變化快、變頻器、LED電源開關(guān)等干擾源，治理的效果不理想。另外,很多時(shí)候安裝了無源濾波器例如主要功能是補(bǔ)償，但當(dāng)系統(tǒng)電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，無源濾波器就不用投入運(yùn)行的，這時(shí)候，系統(tǒng)上就存在很大的各用戶疊加諧波電流，假如各用戶都沒超標(biāo)，這樣就消耗著大量能源以及電力系統(tǒng)也一直受著諧波的損害。有源電力濾波器采用開關(guān)變換器消除諧波電流，克服了無源濾波器的缺點(diǎn)。有源電力濾波器有著無源濾波器無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，因此越來越受到人們的關(guān)注。電力有源濾波器以其優(yōu)越的補(bǔ)償性能，已成為電力電子
技術(shù)領(lǐng)域：
的研究熱點(diǎn)之一。綜上所述，無源濾波器由于其造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，是目前供電系統(tǒng)采用的諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)闹饕侄?。但其存在體積大，濾波效果受系統(tǒng)參數(shù)影響較大等缺點(diǎn)，在特定情況下無源濾波器還可能引起每次諧波諧振放大，影響濾波器及其他用電設(shè)備的安全運(yùn)行。而常規(guī)采用的并聯(lián)有源電力濾波器能夠基本上克服無源濾波器的缺點(diǎn)，但是要實(shí)現(xiàn)大容量的諧波與無功補(bǔ)償，需要其具有較大的裝置容量，這就增加了成本和實(shí)現(xiàn)難度。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)如何治理諧波的方法中，最常用的無源濾波器，雖然起到了一定的作用，但是在諧波源比較復(fù)雜的情況下，已經(jīng)很難達(dá)到預(yù)期的效果。而有源濾波器的使用在實(shí)際生產(chǎn)中還沒有全面普及，一方面是成本問題，另一方面，是如何針對(duì)諧波環(huán)境，配置參數(shù)合適的有源濾波器，合適的參數(shù)既能夠起到抑制諧波的作用，還能夠?qū)o功進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于單一的諧波源環(huán)境，這不是大問題。但是在復(fù)雜的諧波環(huán)境中，必須要制定一個(gè)很好的濾波裝置運(yùn)行策略，來及時(shí)應(yīng)對(duì)諧波源的不確定性。在開展的諧波源治理工作，通常對(duì)諧波源進(jìn)行在線監(jiān)測后，將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并給出結(jié)論，要求諧波源用戶對(duì)自己的用電進(jìn)行整改。但是沒有為該用戶提供有效的整改建議，造成用戶的整改效果不明顯或者遲遲不能完成整改。如果沒有一套諧波治理仿真系統(tǒng)這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，就無法提出一個(gè)有效的濾波器配置策略與運(yùn)行策略。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路，以模擬電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量典型干擾源治理，提高電能質(zhì)量典型干擾源的治理效率。一種電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路，包括三相線路、用于產(chǎn)生各頻次諧波的諧波源負(fù)載及用于補(bǔ)償由所述諧波源負(fù)載產(chǎn)生的諧波和無功的濾波裝置，所述諧波源負(fù)載包括分別接入所述三相線路的火線和零線中的第一諧波源產(chǎn)生模塊及第二諧波源產(chǎn)生模塊，所述第一諧波源產(chǎn)生模塊包括三相全波調(diào)壓模塊、若干第一斷路結(jié)構(gòu)，所述三相全波調(diào)壓模塊的一端接入所述三相線路的火線上，另一端分別通過各所述第一斷路結(jié)構(gòu)與所述三相線路的零線連接，所述第一斷路結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的第一斷路器及第一電阻，各所述第一斷路結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置；所述第二諧波源產(chǎn)生模塊包括若干并聯(lián)的第二斷路結(jié)構(gòu)；所述第二斷路結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的第二斷路器、整流器及第二電阻；所述第二斷路器的一端與所述三相線路的火線連接，所述第二斷路器的另一端與所述整流器的輸入端連接，所述第二電阻的一端與所述整流器的輸出端連接，所述第二電阻的另一端與所述三相線路的零線連接；所述濾波裝置包括有源濾波模塊和零序?yàn)V波模塊，所述有源濾波模塊包括有源濾波器，所述有源濾波器的輸入端與所述三相線路的火線連接，所述有源濾波器的零線端與所述三相線路的零線連接，所述有源濾波器的接地端用于接地；所述零序?yàn)V波模塊包括零序?yàn)V波器，所述零序?yàn)V波器的第一輸入端與所述三相線路的火線連接，所述零序?yàn)V波器的第二輸入端與所述三相線路的火線連接，所述零序?yàn)V波器的零線端與所述三相線路的零線連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述整流器具有開關(guān)電源，所述整流器的所述開關(guān)電源與所述第二電阻連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源為恒流開關(guān)電源。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述有源濾波模塊還包括第三斷路器，所述有源濾波器的輸入端與所述第三斷路器的一端連接，所述第三斷路器的另一端與所述三相線路的火線連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述有源濾波模塊還包括第一電流互感器，所述第一電流互感器安裝在所述第三斷路器與所述三相線路的火線之間。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述零序?yàn)V波模塊還包括切換導(dǎo)線以及第四斷路器，所述切換導(dǎo)線的一端與所述零序?yàn)V波器的第二輸入端連接，所述切換導(dǎo)線的另一端與所述第四斷路器的一端連接，所述第四斷路器的另一端與所述零序?yàn)V波器的第一輸入端連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述零序?yàn)V波模塊還包括第五斷路器，所述零序?yàn)V波器的第一輸入端與所述第五斷路器的一端連接，所述第五斷路器的另一端分別與所述三相線路的火線及所述第四斷路器連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述零序?yàn)V波模塊還包括第六斷路器，所述零序?yàn)V波器的第二輸入端與所述第六斷路器的一端連接，所述第六斷路器的另一端分別與所述三相線路的火線及所述切換導(dǎo)線連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路還包括多個(gè)預(yù)留三極開關(guān)，所述預(yù)留三極開關(guān)一端與所述三相線路的火線連接，其余端端懸空。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路還包括多個(gè)預(yù)留單極開關(guān)，所述預(yù)留單極開關(guān)一端與所述三相線路的火線連接，另一端懸空。上述電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路，通過所述第一諧波源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生第一次諧波及第二諧波源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生第二次諧波，有源濾波器通過產(chǎn)生與補(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，以消除或減小諧波電流流入系統(tǒng)回路中，零序?yàn)V波器解決零序諧波回饋到系統(tǒng)中在中性線上疊加，使中性線零序電流過大，導(dǎo)致過負(fù)荷故障的問題，如此模擬了電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量典型干擾源治理，得出各類諧波環(huán)境下的有源濾波裝置運(yùn)行策略，提高了電能質(zhì)量典型干擾源的治理效率。附圖說明圖1為一個(gè)實(shí)施例中電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路的電路示意圖；圖2為一個(gè)實(shí)施例中電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路的模塊示意圖；具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。請參閱圖1，本實(shí)施例中，搭建電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真模型，目的是為了更好地探討電網(wǎng)諧波治理的有效方法，也為探討如何節(jié)能降耗提供一個(gè)分析平臺(tái)。需要說明的是，本實(shí)施例中的諧波源負(fù)載主要是通過投入各類不同參數(shù)的整流裝置和不同電阻值發(fā)熱絲組建，產(chǎn)生大小可調(diào)的典型諧波電流。同時(shí)，有源電力濾波器模型是一個(gè)諧波電流發(fā)生器，它跟蹤負(fù)載電流的諧波分量，產(chǎn)生與之相反的諧波電流，從而抵消了線路中的諧波電流，從而使主電流中不含諧波和無功成分。因此，通過零序?yàn)V波器根據(jù)特定容量設(shè)計(jì)，對(duì)特定3次諧波進(jìn)行濾波，主要是針對(duì)常見三相四線系統(tǒng)的中性線零序電流過大而設(shè)計(jì)，防止三相四線系統(tǒng)的中性線零序電流過大而引起過度發(fā)熱，造成火災(zāi)。本模型主要有兩個(gè)功能模塊，一是諧波源負(fù)載的建立，主要是產(chǎn)生各頻次的典型諧波；二是濾波裝置的建立，主要用來對(duì)諧波源負(fù)載的諧波和無功進(jìn)行有效的補(bǔ)償。諧波源負(fù)載主要是通過整流裝置和不同電阻值發(fā)熱絲組建，產(chǎn)生大小可調(diào)的典型諧波電流。有源電力濾波器模型是一個(gè)諧波電流發(fā)生器，它跟蹤負(fù)載電流的諧波分量，產(chǎn)生與之相反的諧波電流，從而抵消了線路中的諧波電流，使主電流中不含諧波和無功成分。諧波源負(fù)載模塊主要是由半波整流回路構(gòu)成。整流器產(chǎn)生的諧波電流次數(shù)與脈動(dòng)數(shù)有關(guān)，當(dāng)脈動(dòng)數(shù)增多是，整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)也增高。通過投入各種不同脈動(dòng)數(shù)的整流器，來控制輸出不同次數(shù)的諧波電流。本模型主要的典型諧波電流源可以輸出3、5、7、9、11、13次諧波電流。另外還預(yù)留了一些備用的負(fù)載線路開關(guān)，可以接入一些常見的典型諧波源來開展一些仿真模擬試驗(yàn)。濾波模塊有兩部分，一部分是HJLS零序?yàn)V波器，一部分是PYYAPF有源濾波器。有源濾波器通過產(chǎn)生與補(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，以消除或減小諧波電流流入系統(tǒng)回路中。而所謂零序?yàn)V波器是指三相四線制系統(tǒng)中的零線濾波設(shè)備，主要解決零序諧波回饋到系統(tǒng)中，在中性線上疊加，使中性線零序電流過大，導(dǎo)致過負(fù)荷故障的問題。為便于理解本實(shí)用新型，圖1電路的元器件的標(biāo)識(shí)和參數(shù)如表一所示。序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量QF1塑殼斷路器NM1-225S/3300-200A1QF2-QF10塑殼斷路器DZ47-63\3P9ZK1-ZK12微型斷路器DZ47-32\3P12R10-R18電阻絲1KW50Ω9R19-R25電阻絲200W3.5Ω6G1-G6LED開關(guān)電源200W24V6BH1電流互感器BH-0.66-100/53BH2電流互感器BH-0.66-100/53HJLS零序?yàn)V波器HJLS-30/60-0.41APF有源濾波器PYYAPF-30/0.41STK三相全波調(diào)壓模塊100A1表1請一并參閱圖1和圖2，其分別為一個(gè)實(shí)施例中電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路的電路示意圖和模塊示意圖，為便于清楚理解本實(shí)施例，結(jié)合圖1和圖2對(duì)電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路進(jìn)行詳細(xì)的說明。一種電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路10包括三相線路110、諧波源負(fù)載120以及濾波裝置130。例如，三相線路110用于模擬三相線路。例如，諧波源負(fù)載120用于產(chǎn)生各頻次諧波。例如，濾波裝置130用于補(bǔ)償由諧波源負(fù)載120產(chǎn)生的諧波和無功功率。例如，諧波源負(fù)載120包括分別接入三相線路110的火線和零線中的第一諧波源產(chǎn)生模塊121及第二諧波源產(chǎn)生模塊122。例如，第一諧波源產(chǎn)生模塊121包括三相全波調(diào)壓模塊123、若干第一斷路器124及若干第一電阻125。例如，三相全波調(diào)壓模塊123的一端接入三相線路110的火線上，另一端通過若干第一斷路器124及若干第一電阻125接入三相線路110的零線上。例如，第二諧波源產(chǎn)生模塊122包括若干第二斷路器126、若干整流器127及若干第二電阻128。例如，第二斷路器126的一端與三相線路110的火線連接，第二斷路器126的另一端與整流器127的輸入端連接。例如，第二電阻128的一端與整流器127的輸出端連接，第二電阻128的另一端與三相線路110的零線連接。也就是說，所述第一諧波源產(chǎn)生模塊包括三相全波調(diào)壓模塊、若干第一斷路結(jié)構(gòu)，所述三相全波調(diào)壓模塊的一端接入所述三相線路的火線上，另一端分別通過各所述第一斷路結(jié)構(gòu)與所述三相線路的零線連接。所述第一斷路結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的第一斷路器及第一電阻，各所述第一斷路結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置；所述第二諧波源產(chǎn)生模塊包括若干并聯(lián)的第二斷路結(jié)構(gòu)；所述第二斷路結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的第二斷路器、整流器及第二電阻。所述第二斷路器的一端與所述三相線路的火線連接，所述第二斷路器的另一端與所述整流器的輸入端連接，所述第二電阻的一端與所述整流器的輸出端連接，所述第二電阻的另一端與所述三相線路的零線連接。例如，濾波裝置130包括有源濾波模塊131和零序?yàn)V波模塊132。例如，有源濾波模塊131包括有源濾波器133。例如，有源濾波器133的輸入端與三相線路110的火線連接，有源濾波器133的零線端與三相線路110的零線連接，有源濾波器133的接地端接地。例如，零序?yàn)V波模塊132包括零序?yàn)V波器134。例如，零序?yàn)V波器134的第一輸入端與三相線路110的火線連接，零序?yàn)V波器134的第二輸入端與三相線路110的火線連接，零序?yàn)V波器134的零線端與三相線路110的零線連接。又如，零序?yàn)V波器的第二輸入端、所述切換導(dǎo)線、所述第四斷路器與所述零序?yàn)V波器的第一輸入端順序連接。上述電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路10，通過第一諧波源產(chǎn)生模塊121產(chǎn)生第一次諧波及第二諧波源產(chǎn)生模塊122產(chǎn)生第二次諧波，有源濾波器133通過產(chǎn)生與補(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，以消除或減小諧波電流流入系統(tǒng)回路中，零序?yàn)V波器134解決零序諧波回饋到系統(tǒng)中的因在中性線上疊加中性線零序電流，使中性線零序電流過大，導(dǎo)致過負(fù)荷故障的問題，如此模擬了電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量典型干擾源治理，得出各類諧波環(huán)境下的有源濾波裝置130運(yùn)行策略，提高了電能質(zhì)量典型干擾源的治理效率。例如，整流器127具有開關(guān)電源，整流器127通過開關(guān)電源與第二電阻128連接。例如，開關(guān)電源為LED開關(guān)電源。例如，有源濾波模塊131還包括第三斷路器，有源濾波器133的輸入端與第三斷路器的一端連接，第三斷路器的另一端與三相線路110的火線連接。例如，有源濾波模塊131還包括第一電流互感器，第一電流互感器安裝在第三斷路器與三相線路110的火線之間。例如，零序?yàn)V波模塊132還包括切換導(dǎo)線以及第四斷路器，切換導(dǎo)線的一端與零序?yàn)V波器134的第二輸入端，切換導(dǎo)線的另一端與第四斷路器的一端連接，第四斷路器的另一端與零序?yàn)V波器134的第一輸入端連接。例如，零序?yàn)V波器的第二輸入端、所述切換導(dǎo)線、所述第四斷路器與所述零序?yàn)V波器的第一輸入端順序連接。例如，零序?yàn)V波模塊132還包括第五斷路器，零序?yàn)V波器134的第一輸入端與第五斷路器的一端連接，第五斷路器的另一端分別與三相線路110的火線及第四斷路器連接。例如，零序?yàn)V波模塊132還包括第六斷路器，零序?yàn)V波器134的第二輸入端與第六斷路器的一端連接，第六斷路器的另一端分別與三相線路110的火線及切換導(dǎo)線連接。例如，電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路還包括多個(gè)預(yù)留三極開關(guān)(亦稱三聯(lián)開關(guān))，預(yù)留三極開關(guān)一端與三相線路110的火線連接，其余端懸空。例如，電能質(zhì)量典型干擾源治理仿真電路還包括多個(gè)預(yù)留單極開關(guān)，預(yù)留單極開關(guān)一端與三相線路110的火線連接，另一端懸空。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于組裝低壓小容量諧波源負(fù)荷裝置，以及小容量的濾波裝置。通過仿真模擬試驗(yàn)，得出各類諧波環(huán)境下的有源濾波裝置運(yùn)行策略。在諧波比較嚴(yán)重，并且無多余地方安裝無源濾波裝置的低壓配電系統(tǒng)，通過分析，配置小體積的有源濾波裝置，就可以幫助諧波源用戶進(jìn)行濾波，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗。以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3