一种带基波谐振单元的电力滤波装置的制作方法

本实用新型涉及电力谐波抑制技术领域，更具体地，涉及一种带基波谐振单元的电力滤波装置。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，各式各类的用电设备走入了百姓家中，人们对电力需求日益增长的同时，也对电力的稳定性和供电的质量提出了更高的要求。公用电网中的谐波污染是对供电质量和稳定性最大的挑战之一。谐波会使电能生产、传输以及利用的效率降低，使电气设备过热、震动甚至产生噪声。针对谐波污染问题，目前国内外中低压配网谐波抑制主要采用在负载侧并联无源电力滤波器的装置，这些无源电力滤波器多为单调谐滤波支路，其谐波抑制效果受系统内阻抗影响很大。中低压配电网系统内阻抗通常很小，无源滤波器参数设计又受到功率因数的限制，不能被设计的足够小，因此滤波效果有限。装置投入运行后仍然会有很大的谐波电流流入配电网系统。

技术实现要素：

为解决背景技术存在的滤波效果有限的问题，本实用新型提供了一种电力滤波装置，该装置可有效抑制谐波流入电网，并可按需补偿电网系统无功功率。

所述一种电力滤波装置，所述装置包括：

基波谐振单元，所述基波谐振单元在三相电网系统侧与电网串联，基波谐振单元包含三个单相空心电感与三个单相电容器，用于使谐波流入滤波单元，从而抑制谐波流入三相电网；所述基波谐振单元的连接方式为：每个单相空心电感的一端与对应的一个单相电容器相连，所述单相空心电感的另一端与三相电网接线端对应的一端相连，所述单相电容器的另一端与负载接线端对应的一端相连；以及

滤波单元，所述滤波单元包含N条支路，其中，N为自然数，所述N条支路均与负载并联，所述N条支路中的每个支路均包含三个滤波电感、三个双向晶闸管以及三个滤波电容，用于为谐波电流提供通路，并且补偿电网系统无功功率；所述滤波单元每个支路的连接方式为：三个单相滤波电容连接成三角形，所述三角形的三个引出端子分别与三个双向晶闸管的一端相连，双向晶闸管的另一端与三个单相滤波电感的一端相连，将三个单相滤波电感与负载接线端的三端相连。

进一步的，所述电力滤波装置还包括能够根据负载对无功功率的要求，增加或减少滤波单元的并入电网支路的数目。

进一步的，所述电力滤波装置在三相电网中滤波单元单个支路的三个单相滤波电容能够接成Y型。

进一步的，所述电力滤波装置能够用于三相电路或单相电路。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的技术方案，给出了一种可以有效进行谐波抑制同时可进行无功补偿的电力滤波装置，该装置通过基波谐振单元与滤波单元的配合使用，使电网系统侧对谐波呈现大阻抗，对基波呈现零阻抗，滤波支路对谐波呈现低阻抗，大大提高了电网系统的谐波抑制能力，同时基波谐振单元对系统基波电流无影响，可通过调节滤波单元并入电网的支路数目适应负载所需的无功功率，用以提高或降低功率因数；所述调节滤波单元并入电网的支路数目使用的投切开关为双相晶闸管，相较于传统的真空接触器和空气开关，投切速度快，冲击小，寿命长，且晶闸管的位置是在电感之后，利用电感电流不能突变的特性，进一步限制投切过程的击电流，减小滤波单元各条支路投切过程对电网的冲击。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：

图1为本实用新型具体实施方式的一种带有基波谐振单元和N个滤波支路的电力滤波装置的结构图；

图2为本实用新型的具体实施方式的一种带有基波谐振单元和2个滤波支路的电力滤波装置的结构图；以及

图3为本实用新型的具体实施方式的一种应用于单相电路的带有基波谐振单元和N个滤波支路的电力滤波装置的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本实用新型具体实施方式的一种带有基波谐振单元和N个滤波支路的电力滤波装置的结构图；所述实施方式提出了一种带有基波谐振单元并可依据无功补偿需求并入任意数目滤波支路的电力滤波装置，所述装置具有良好的谐波抑制能力，同时可以依据负载需求进行功率因数调节，所述装置包括：

基波谐振单元101：所述基波谐振单元在三相电网系统侧与电网串联，基波谐振单元包含三个单相空心电感与三个单相电容器，用于使谐波流入滤波单元，从而抑制谐波流入三相电网；所述基波谐振单元内的连接方式为：每个单相空心电感的一端与对应的一个单相电容器相连，所述单相空心电感的另一端与三相电网接线端对应的一端相连，所述单相电容器的另一端与负载接线端对应的一端相连；

进一步的，所述基波谐振单元101中，三个空心电感的电感值相等、三个电容的电容值相等，即L_a＝L_b＝L_c，C_a＝C_b＝C_c，且满足下式：

其中，j为虚数单位，ω为工频基波角频率；

进一步的，使单相空心电感L_a、L_b、L_c可以被设计的为比电网内电感L_sa、L_sb、L_sc大很多，因此，其对谐波的阻塞作用也比单纯的电网内电感的阻塞作用大得多；

滤波单元102：所述滤波单元包含N条支路，支路P₁至支路P_N，其中，N为自然数，所述N条支路均与负载并联，所述N条支路中的每个支路均包含三个滤波电感、三个双向晶闸管以及三个滤波电容，用于为谐波电流提供通路，并且补偿电网系统无功功率；所述滤波单元每个支路的连接方式为：三个单相滤波电容连接成三角形，所述三角形的三个引出端子分别与三个双向晶闸管的一端相连，开关的另一端与三个单相滤波电感的一端相连，将三个单相滤波电感与负载接线端的三端相连；

滤波单元支路P₁至支路P_N可以通过选择合适的电感和电容参数，使得支路P_K(1≤K≤N,K为自然数)对某一特定次数谐波呈现较小的阻抗值，从而使得该次谐波电流更多的流向支路P_K而不是电网。同时，P_K支路还能向电网提供无功功率，提高电网功率因数。根据负载实时功率因数，控制器通过触发晶闸管开关，增加滤波单元102中投入的支路数量，提高功率因数；或撤销晶闸管开关触发信号，减少滤波单元102中投入的支路数量，降低功率因数；或保持现有滤波单元102中投入的支路数量不变，从而达到动态补偿电网无功功率的作用。

进一步的，所述一种电力滤波装置中设置滤波单元参数包括：使单个支路的三个单相滤波电感参数相同、三个单相滤波电容参数相同以及三个晶闸管参数相同。

图2为本实用新型的具体实施方式的一种带有基波谐振单元和2个滤波支路的电力滤波装置的结构图；所述实施方式提出了一种带有基波谐振单元和2个滤波支路的电力滤波装置，所述装置包括：

基波谐振单元201：基波谐振单元201由串联在电网与负载之间的空心电感L_a、L_b和L_c，以及电容器C_a、C_b和C_c构成。三相电网u_a、u_b和u_c通过系统内电感L_sa、L_sb、L_sc和基波谐振单元向负载供电；基波谐振单元的参数满足L_a＝L_b＝L_c，C_a＝C_b＝C_c，且满足下式：

其中，j为虚数单位，ω为工频基波角频率；

滤波单元202：滤波单元202共有2条单调谐支路，与负载并联。单调谐支路P₁中，电感L_1a、L_1b、L_1c与电容C_1a、C_1b、C_1c串联，对5次谐波构成串联谐振，由双向晶闸管K_1a、K_1b、K_1c投切；单调谐支路P₂中，电感L_2a、L_2b、L_2c与电容C_2a、C_2b、C_2c串联，同样对5次谐波构成串联谐振，由双向晶闸管K_2a、K_2b、K_2c投切；

图3为本实用新型的具体实施方式的一种应用于单相电路的带有基波谐振单元和N个滤波支路的电力滤波装置的结构图。所述实施方式提出了一种应用于单相电路的带有基波谐振单元和N个滤波支路的电力滤波装置，所述装置包括：

基波谐振单元301：所述基波谐振单元有一个单相空心电感和一个单相电容器串接而成，基波谐振单元与单相电网侧串联，且满足

其中，j为虚数单位，ω为工频基波角频率；

进一步的，单相空心电感L可以被设计的为比电网内电感L_s大很多，因此，其对谐波的阻塞作用也比单纯的电网内电感的阻塞作用大得多；

滤波单元302：所述滤波单元包含N各支路，其中N为自然数，所述N条支路均与负载并联，所述N条支路中的每个支路均包含一个滤波电感、一个双向晶闸管以及一个滤波电容，用于为谐波电流提供通路，并且补偿电网系统无功功率。根据负载实时功率因数，控制器通过触发晶闸管开关，增加滤波单元302中投入的支路数量，提高功率因数；或撤销晶闸管开关触发信号，减少滤波单元302中投入的支路数量，降低功率因数；或保持现有滤波单元302中投入的支路数量不变，从而达到动态补偿电网无功功率的作用。