专利名称：电力滤波的方法
技术领域：
本发明涉及电力滤波的方法及电力滤波设备。
背景技术：
谐波负荷电流是由非线性负荷所产生的。包括开关模式电源，电子荧光灯镇流，调速的 传动装置，不间断电源，磁性铁心装置，变频设备，整流设备，电弧炉等。 一方面，随着经 济的发展，产生谐波的设备类型及数量急剧增长；另一方面，随着以计算机为代表的敏感设 备的普及应用，对于公用电网的供电质量要求越来越高，许多国家和地区制定了各自的谐波 标准，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。交流谐波的危害性很大，主要有(l)对邻近弱电系统和并联运行的晶闸管装置产生干 扰；(2)使发电机的容许负荷降低；(3)使变压器的噪声增高、功率损失增大；(4)使接入交 流系统的电容器过载；(5)引起电器的附加发热；(6)在三相四线电路中谐波可使中性线过载； (7)使感应电动机转速发生周期性变动，并使其功率损失(铁损、铜损)增加；(8)使互感器的 精确度降级；(9)影响电子计算机的工作；(IO)危害电缆寿命加速电缆老化。目前对于谐波的治理包括-1、 设置动态无功补偿装置，以提高供电系统承受谐波的能力在技术经济分析可行的条件下，可以在谐波源处设置动态无功补偿装置，包括静止无功补偿装置(SVC-Static Var Compensator)或更先进的静止同步补偿装置(STATCOM Static Synchronous Compensator)，以获得补偿负荷快速变动的无功需求、改善功率因数、滤除系 统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等，提高供电系 统承受谐波的能力。2、 设置无源滤波装置，以便滤除谐波采用无源元件，包括电容器、电抗器和电阻器组成的调谐滤波装置，滤除谐波，减轻谐 波对电气设备的危害。3、 采用有源滤波装置消除谐波利用可关断电力电子器件产生与负荷电流中的谐波分量大小相等，相位相反的电流来消 除谐波。上述各类方法对于消除谐波都有一定的效果，但是所用设备造价昂贵，动辄几百万甚至 几千万， 一般用户难以承受。发明内容本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种电力滤波方法，达到有源滤波的 效果，其方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方便、成本低。 本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明电力滤波方法的特点是以变比为n的变流器的一次侧串入被滤波单元的进线中，二次侧跨接LC支路，所述LC支路由串联连接的电感L和电容C构成，所述电感L和电容C 的基波阻抗值分别为Xh Xc，电感电容基波串联谐振，并且X^Xc，基波阻抗Z=X「Xc=0，对 于LC支路，其m次谐波阻抗值为ZM=mX「Xe/m= (m-1/m) X。，在所述变流器的一次侧，等效 基波阻抗值为0，等效m次谐波阻抗值为ZM/n2，实现通基波阻谐波的电力滤波。本发明电力滤波方法的特点也在于在所述LC支路上并联设置用于消耗谐波能力的电阻 元件。在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。实际上，当电流流过与所加 电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流，开关模式电源，电子荧光灯镇流，调速的 传动装置，不间断电源，磁性铁心装置，变频设备，整流设备，电弧炉等产生大量的谐波危 害系统。谐波有零序谐波是基频的3整倍数(3N， N为自然数)，艮卩3， 6, 9， 12， 15， 18， 21， 24， 27， 30，等等。正序谐波是基频的3整倍数加1 (3N+1)，艮卩4， 7， 10， 13, 16， 19, 22， 25， 28， 29，等等。负序谐波是基频的3整倍数加2 (3N+1)， BPS' 8， 11， 14， 17， 20, 23， 26， 29， 32，等等。分频谐波1/2， 1/3， 1/4， 1/5等不同的设备产生不同的谐波，不影响基频三相对称的非线性设备主要产生奇次谐波，如 变频设备等；影响基频三相对称的非线性设备产生偶次谐波，如电弧炉。当系统受到某一激励，如晶闸管的导通或者电弧炉弧燃烧状态的变化，因导通和弧燃烧 状态改变时刻三相电压值不相等，任两相之间有电压差，由于变压器阻抗非常小， 一般情况 下基波阻抗<0.010，故谐波电流较大。如果增加回路中谐波的阻抗并且消耗谐波的能量，即可降低谐波电流。如图1滤波原 理图，BLQ为变流器，其变比为n，变流器的二次侧接有两条并联支路。L、 C为电感、电容，其基波阻抗值为X" Xc， L、 C组成基波串联谐振支路，X^Xc，对 于基波这条支路的阻抗为0，基波电流通过这条支路流回变流器，对于变流器的一次侧基波阻抗为0。而对m次谐波的阻抗Z^XrXc/m- (m-l/m) &，变流器一次侧等效m次谐波阻抗为ZM/n2， 通基波阻谐波实现达到电力滤波的目的。对于5次谐波，变流器一次侧等效阻抗为4. 8^/n2;对于7次谐波，变流器一次侧等效 阻抗为6. 86XlAi2;对于ll次谐波，变流器一次侧等效阻抗为10.91X,/n2，可见谐波次数越 高， 一次侧等效阻抗越高，滤波效果越好。同样对于分频谐波，对于l/2次谐波，变流器一次侧等效阻抗为-1.5Xt/n2;对于l/3次 谐波，变流器一次侧等效阻抗为-2.67XL/n2;对于1/5次谐波，变流器一次侧等效阻抗为 -4.8X,/n2，可见分频谐波分频的次数越高， 一次侧等效阻抗越高，滤波效果越好。如图2， 变流器一次侧等效阻抗-谐波倍数关系图，同时反应了的滤波效果与谐波倍数的关系。为了达到更好的滤波效果，可在在电感电容的两端并接阻基波能量消耗支路，或为电阻， 或为含有电阻元件的阻基波电路，消耗谐波能量，进一步消除谐波的影响。与已有技术相比，本发明有益效果体现在本发明可以达到有源滤波的效果，其方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方 便、成本低。
图1为滤波原理图。图2为变流器一次侧等效阻抗-谐波倍数关系图。图3为实施例1的电路原理图。图4为实施例3的电路原理图。以下通过具体实施方式
，对本发明方法及设备作进一步说明具体实施方式
实施例1:如图3为滤波电路原理图，BLQ为变流器，其变比为4，变流器的二次侧接有LC基波谐 振支路，X^X^20Q。 一次侧的基波阻抗=0， 3次谐波阻抗=3.33 0， 5次谐波阻抗=6 0， 7 次谐波阻抗=8.57￡2， 11次谐波阻抗43.63Q。相对于基波阻抗< 0.01 Q ，对于可以将谐波 电流抑制很小的范围内。实施例2:如图l， BLQ为变流器，其变比为4，变流器的二次侧接有LC基波谐振支路，XC=X,=20 Q， Z为电阻-20Q。 一次侧的基波阻抗=0，各次谐波阻抗"20/42^1.25 Q。对于变流器二次侧，3次谐波流经电阻Z的为谐波电流的3/4， 5次谐波流经电阻Z的为谐波电流的5/6， 7次谐波流经电阻Z的为谐波电流的7/8, 11次谐波流经电阻Z的为谐波电流的11/12，谐 波能量被电阻Z消耗，可降低谐波对系统的影响。相对于基波阻抗< 0. 01 Q ，对于可以将谐 波电流抑制很小的范围内。 实施例3:如图4为三相滤波的原理接线图，图中，FX为非线性负荷，是为谐波源的被滤波单元， BYQ为电源，电源基波阻抗< 0. 01 Q ， BLQ为变流器，变流器BLQ以其一次侧串接在FX的 进线中，本实施例中在FX的三相进线中分别串接有变流器BLQ，各相线中的变流器BLQ滤 波参数相同，其变比为4，变流器的二次侧接有IX基波谐振支路，X^X^30Q, Z为电阻二30 Q。 一次侧的基波阻抗=0，各次谐波阻抗^30/42^1.87 Q。对于变流器二次侧，3次谐波 流经电阻Z的为谐波电流的3/4， 5次谐波流经电阻Z的为谐波电流的5/6, 7次谐波流经电 阻Z的为谐波电流的7/8， 11次谐波流经电阻Z的为谐波电流的11/12，谐波能量被电阻Z 消耗，可降低谐波对系统的影响。对于可以将谐波电流抑制很小的范围内。具体实施中，对于被滤波单元的三相进线，至少在两相线中分别设置变流器BLQ及其相 关滤波电路。
权利要求
1、电力滤波的方法，其特征是以变比为n的变流器的一次侧串入被滤波单元的进线中，二次侧跨接LC支路，所述LC支路由串联连接的电感L和电容C构成，所述电感L和电容C的基波阻抗值分别为XL、XC，电感电容基波串联谐振，并且XL＝Xc，基波阻抗Z＝XL-XC＝0，对于LC支路，其m次谐波阻抗值为ZM＝mXL-Xc/m＝(m-1/m)XL；在所述变流器的一次侧，等效基波阻抗值为0，等效m次谐波阻抗值为ZM/n2，实现通基波阻谐波的电力滤波。
2、 根据权利要求l所述的电力滤波的方法，其特征是在所述LC支路上并联设置用于消 耗谐波能力的电阻元件。
全文摘要
电力滤波的方法，其特征是以变比为n的变流器的一次侧串入被滤波单元的进线中，二次侧跨接LC支路，所述LC支路由串联连接的电感L和电容C构成，所述电感L和电容C的基波阻抗值分别为X<sub>L</sub>、X<sub>C</sub>，电感电容基波串联谐振，并且X<sub>L</sub>＝X<sub>C</sub>，基波阻抗Z＝X<sub>L</sub>-X<sub>C</sub>＝0，对于LC支路，其m次谐波阻抗值为Z<sub>M</sub>＝mX<sub>L</sub>-X<sub>C</sub>/m＝(m-1/m)X<sub>L</sub>；在所述变流器的一次侧，等效基波阻抗值为0，等效m次谐波阻抗值为Z<sub>M</sub>/n<sup>2</sup>，实现通基波阻谐波的电力滤波。本发明电力滤波方法达到有源滤波的效果，其方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方便、成本低。
文档编号H02M1/12GK101330250SQ20081012308
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者张安斌 申请人:张安斌