专利名称：混合电力滤波无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电网谐波治理及无功补偿技术相关领域，更具体的说，本实 用新型涉及一种三相滤波和三相共补与三相分补相结合进行无功补偿的混合电力滤波无 功补偿装置。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，特别是电力应用技术的发展给生产生活带来了极大的 方便，但大量的非线性负载的应用，比如中频炉、可逆轧机、变频整流、单晶炉等，使电网 母线上产生大量谐波，功率因素很低，大量电能被浪费，严重污染电网。目前，国内外在低压配电系统中通过应用无源无功补偿和无源滤波来解决非线性 负载带来的大量谐波，提高功率因素。公告日为2008年3月19日，公告号为CN 201038777Y 的中国专利公开了一种高效全自动无功补偿设备，包括总开关和补偿电路、控制器、采样电 路，总开关引入的三相线每两相各经一补偿投切开关接一补偿电路，控制器接各补偿电路 的补偿投切开关；三相线的采样电路接控制器，总开关与补偿投切开关之间的三相线上接 有滤波电路。该专利采用分相补偿的方式进行无功补偿，并且对电路的谐波进行了过滤，但 是该专利由于只采用了分相补偿的方式进行无功补偿，补偿方式不够灵活，而且其滤波系 统采用的是有源滤波电路，性价比低。
实用新型内容本实用新型主要解决现有无源滤波及无功补偿装置无功补偿方式不够灵活、性价 比低的技术问题；提供一种三相滤波和三相共补与三相分补相结合进行无功补偿的混合电 力滤波无功补偿装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种混合电力滤波无功补偿装 置，包括采样电路和投切控制器，所述采样电路的采样端与三相电网的A、B、C三相线相连， 所述采样电路的输出端与投切控制器相连，还包括与三相电网的A、B、C三相线相连的无源 滤波单元、三相共补单元和三相分补单元，所述的无源滤波单元、三相共补单元和三相分补 单元分别与投切控制器的控制端相连。在三相平衡的情况下，通过三相共补来补偿无功功 率，方便快捷；当电网的三相功率不平衡时，通过三相共补与三相分补配合作用，精确补偿 三相不平衡无功功率；通过无源滤波来治理电网中的谐波，性价比高。作为优选，所述的无源滤波单元由三个相同的滤波支路首尾串联成三角形，所述 三角形的三个顶点分别连接到三相电网的A、B、C三相线上，所述的滤波支路由投切开关、 断路器、滤波电抗器和滤波电容器依次串联起来，所述的投切开关的输入端与投切控制器 的控制端相连。根据采样电路采集的电网谐波的情况，投切控制器控制投切开关的通断，断 路器对电路中的元器件起到保护作用，滤波电抗器和滤波电容器组成LC滤波电路，对电网 中的谐波电流呈感性，有较大的电抗，起到抑制谐波电流的作用，对电网中的基波电流呈容 性，可以补偿感性无功功率，因此LC滤波电路既能吸收谐波净化电网，又能提高功率因数，达到节能的目的。作为优选，所述的无源滤波单元中的三个投切开关为联动投切开关，所述的联动 投切开关的输入端与投切控制器的控制端相连。无源滤波单元的三条滤波支路按三角形接 法连接到三相电网的A、B、C三相线上，所以三个投切开关是一起投切工作的，作为联动投 切开关，投切控制器发出一个控制信号就可以控制，节省投切控制器的控制端口资源。作为优选，所述的无源滤波单元有四组，分别为3次谐波滤波单元、5次谐波滤波 单元、7次谐波滤波单元和11次谐波滤波单元。感性负载产生的对电网污染的谐波为3次 谐波、5次谐波、7次谐波和11次谐波，所以无源滤波单元分四组3次谐波滤波单元、5次谐 波滤波单元、7次谐波滤波单元和11次谐波滤波单元。作为优选，所述的三相共补单元由投切开关、断路器、百分比电抗器和补偿电容器 组成，三个容量相同的补偿电容器串联成三角形，所述三角形的三个顶点分别通过百分比 电抗器、断路器和投切开关依次串联连接到三相电网的A、B、C三相线上，所述的投切开关 的输入端与投切控制器的控制端相连。根据采样电路采集的电网功率因素的情况，投切控 制器控制投切开关的通断，断路器对电路中的元器件起到保护作用，三个容量相同的补偿 电容器串联连接成三角形的对称三相容性负载，该容性负载的三个顶点分别与百分比电抗 器串联形成对称三相无功补偿电路，对电网中的基波电流呈容性，补偿感性无功功率，避免 了用纯电容补偿无功功率时会引起谐振并放大谐波从而造成电容器损坏的情况发生；由于 增加了百分比电抗器，因此该无功补偿电路对电网中的谐波电流呈感性，有较大的电抗，也 起到抑制谐波电流的作用。作为优选，所述的三相共补单元中的三个投切开关为联动投切开关，所述的联动 投切开关的输入端与投切控制器的控制端相连。三相共补单元的三个容量相同的补偿电容 器串联成三角形，三角形的三个顶点分别通过百分比电抗器、断路器和投切开关依次串联 连接到三相电网的A、B、C三相线上，所以三个投切开关是一起投切工作的，作为联动投切 开关，投切控制器发出一个控制信号就可以控制，节省投切控制器的控制端口资源。作为优选，所述的三相共补单元由二组或二组以上并联在三相电网上。根据需要 补偿的无功功率的大小，可以设置多组三相共补单元共同作用。作为优选，所述的三相分补单元由投切开关、断路器、百分比电抗器和补偿电容器 组成，三个容量相同的补偿电容器的一端并联连接到中性线N上，所述三个容量相同的补 偿电容器的另一端分别通过百分比电抗器、断路器和投切开关依次串联连接到三相电网的 A、B、C三相线上，所述的投切开关的输入端与投切控制器的控制端相连。根据采样电路采 集的电网三相线的各相功率因素的情况，投切控制器分别控制各相的投切开关的通断，断 路器对电路中的元器件起到保护作用，百分比电抗器串联补偿电容器组成的无功补偿电路 连接在相线与中性线之间，对电网中各相线上的基波电流呈容性，补偿感性无功功率，避免 了用纯电容补偿无功功率时会引起谐振并放大谐波从而造成电容器损坏的情况发生；由于 增加了百分比电抗器，因此该无功补偿电路对电网中各相线上的谐波电流呈感性，有较大 的电抗，也起到抑制谐波电流的作用。作为优选，所述的三相分补单元由二组或二组以上并联在三相电网上。根据各相 线上需要补偿的无功功率的大小，可以设置多组三相共补单元共同作用。本实用新型的有益效果[0015]一、补偿方式灵活，根据电网的无功功率情况，投切控制器控制三相共补与三相分 补相结合进行无功补偿，实现精确补偿。二、性价比高，根据电网的谐波情况，投切控制器控制无源滤波单元将感性负载产 生的3次、5次、7次、11次谐波彻底滤除。
图1为本实用新型的一种电路结构示意图；图2为本实用新型中无源滤波单元的一种电路示意图；图3为本实用新型中三相共补单元的一种电路示意图；图4为本实用新型中三相分补单元的一种电路示意图。附图标记说明1—无源滤波单元，2—三相共补单元，3—三相分补单元， 4—采样电路，5—投切控制器，6—投切开关，7—断路器，8—滤波电抗器，9—滤波 电容器，10—百分比电抗器，11—补偿电容器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述。实施例本实施例的混合电力滤波无功补偿装置如图1所示，包括与三相电网A、 B、C三相线相连的无源滤波单元1、三相共补单元2、三相分补单元3和采样电路4，采集电 路4的输出端与投切控制器5相连。本实施例中，无源滤波单元1由三个相同的滤波支路首尾串联成三角形，如图2所 示，该三角形的三个顶点分别连接到三相电网的A、B、C三相线上，滤波支路由投切开关6、 断路器7、滤波电抗器8和滤波电容器9依次串联起来组成，投切开关6为联动投切开关，联 动投切开关的输入端与投切控制器5的控制端相连。本实施例中，无源滤波单元1共有四组3次谐波滤波单元、5次谐波滤波单元、7 次谐波滤波单元和U次谐波滤波单元，可以分别滤除电网中的3次谐波、5次谐波、7次谐 波和11次谐波。本实施例中，三相共补单元2如图3所示，由投切开关6、断路器7、百分比电抗器 10和补偿电容器11组成，三个容量相同的补偿电容器11串联成三角形容性负载，三角形容 性负载的三个顶点分别通过百分比电抗器10、断路器7和投切开关6依次串联连接到三相 电网的A、B、C三相线上，投切开关6为联动投切开关，联动投切开关的输入端与投切控制器 5的控制端相连。本实施例中，三相分补单元3如图4所示，由投切开关6、断路器7、百分比电抗器 10和补偿电容器11组成，三个容量相同的补偿电容器11的一端并联连接到中性线N上，形 成一 Y形容性负载，Y形容性负载的三个顶点分别通过百分比电抗器10、断路器7和投切开 关6依次串联连接到三相电网的A、B、C三相线上，三个投切开关6的输入端分别与投切控 制器5的控制端相连。本实施例中，混合电力滤波无功补偿装置滤除电网奇次谐波，精确补偿无功功率， 其实现过程如下采样电路4对电网三相线上的谐波及无功功率适时检测，投切控制器5优 先根据检测到的谐波情况，对四组无源滤波单元1进行投切，以滤除电网中的3次谐波、5次谐波、7次谐波和11次谐波；投切控制器5再根据检测到的无功功率，如果三相之间无功功 率平衡，则投切控制器5只需要投切三相共补单元2，就能实现无功补偿；如果三相之间无 功功率不平衡，则投切控制器5先投切三相共补单元2，再投切三相分补单元3，实现精确无 功补偿。 上面结合附图对本实用新型的优选实施例作了描述，但是本实用新型并不局限于 上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本技术领域 的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权力要求所保护的范 围的情况下，还可以做出很多形式，这些均在本实用新型的保护范围之内。本实施例中未明 确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求一种混合电力滤波无功补偿装置，包括采样电路(4)和投切控制器(5)，所述采样电路(4)的采样端与三相电网的A、B、C三相线相连，所述采样电路(4)的输出端与投切控制器(5)相连，其特征在于，还包括与三相电网的A、B、C三相线相连的无源滤波单元(1)、三相共补单元(2)和三相分补单元(3)，所述的无源滤波单元(1)、三相共补单元(2)和三相分补单元(3)分别与投切控制器(5)的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的无源滤波 单元(1)由三个相同的滤波支路首尾串联成三角形，所述三角形的三个顶点分别连接到三 相电网的A、B、C三相线上，所述的滤波支路由投切开关(6)、断路器(7)、滤波电抗器(8)和 滤波电容器(9)依次串联起来，所述的投切开关(6)的输入端与投切控制器(5)的控制端相 连。
3.根据权利要求2所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的无源滤波 单元(1)中的三个投切开关(6)为联动投切开关，所述的联动投切开关的输入端与投切控 制器(5)的控制端相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的无 源滤波单元(1)有四组，分别为3次谐波滤波单元、5次谐波滤波单元、7次谐波滤波单元和 11次谐波滤波单元。
5.根据权利要求1所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的三相共补 单元(2)由投切开关(6)、断路器(7)、百分比电抗器(10)和补偿电容器(11)组成，三个容 量相同的补偿电容器(11)串联成三角形，所述三角形的三个顶点分别通过百分比电抗器(10)、断路器(7)和投切开关(6)依次串联连接到三相电网的A、B、C三相线上，所述的投切 开关(6)的输入端与投切控制器(5)的控制端相连。
6.根据权利要求5所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的三相共补 单元(2)中的三个投切开关(6)为联动投切开关，所述的联动投切开关的输入端与投切控 制器(5)的控制端相连。
7.根据权利要求1或5或6所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的三 相共补单元(2)由二组或二组以上并联在三相电网上。
8.根据权利要求1所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的三相分补 单元(3)由投切开关(6)、断路器(7)、百分比电抗器(10)和补偿电容器(11)组成，三个容 量相同的补偿电容器(11)的一端并联连接到中性线N上，所述三个容量相同的补偿电容器(11)的另一端分别通过百分比电抗器(10)、断路器(7)和投切开关(6)依次串联连接到三 相电网的A、B、C三相线上，所述的投切开关(6)的输入端与投切控制器(5)的控制端相连。
9.根据权利要求1或8所述的混合电力滤波无功补偿装置，其特征在于，所述的三相分 补单元(3)由二组或二组以上并联在三相电网上。
专利摘要本实用新型公开了一种混合电力滤波无功补偿装置，旨在克服现有无源滤波及无功补偿装置无功补偿方式不够灵活、性价比低等不足，其技术方案的要点是一种混合电力滤波无功补偿装置，包括采样电路和投切控制器，所述采样电路的采样端与三相电网的A、B、C三相线相连，所述采样电路的输出端与投切控制器相连，还包括与三相电网的A、B、C三相线相连的无源滤波单元、三相共补单元和三相分补单元，所述的无源滤波单元、三相共补单元和三相分补单元分别与投切控制器的控制端相连。本实用新型具有补偿方式灵活，补偿精度高，性价比高等优点。
文档编号H02J3/18GK201758286SQ20102029940
公开日2011年3月9日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者陈锡忠 申请人:宁波中睿电气有限公司