[发明专利]串并联混合型无源电力滤波及保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤波装置，尤其是一种串并联混合型无源电力滤波及保护装置。

背景技术

电力系统的谐波主要来源于如变频器、中频炉等含有整流环节的非线性负载。随着这些非线性负载的广泛应用，电力系统中的谐波越来越多，电能质量日益恶化，因而对这些非线性负载产生的谐波进行滤除显得极为迫切。目前电力系统中用来滤除谐波的方案主要有两种，一种是传统的无源滤波(如采用单调谐、双调谐等滤波电路滤波)，另外一种是采用有源滤波。传统的无源滤波方案采用的无源滤波器结构简单、技术成熟、投入成本低，但滤波效果易受多种因素影响如电源频率波动、温度变化、元器件老化等影响，这些因素会导致滤波器偏离谐振状态，滤波效果变差。有源滤波能对谐波进行实时滤波，但控制复杂、价格昂贵，且受电力电子元件的限制，损耗大，维护复杂，使用寿命和可靠性均不高，限制了其在用户中的推广使用。

传统的无源滤波方案，其原理是给谐波源提供一低阻通道，让谐波电流就近回流谐波源，减少其在系统中的数量。然而其受系统参数影响，很难达到理想的滤波效果。并且参数变化或匹配不好时，易与系统发生谐振。对于高功率因数的系统，会对系统倒送无功，无法投入。并且，其并不减少，甚至放大了谐波电流，使系统总电流增加，没有节能的效果。

有源滤波一样不能减少系统总电流，由于电力电子器件的使用，总的损耗比较大，也没有节能作用。

发明内容

本发明提供了一种不易与系统发生谐振、有效减低系统总电流，具有显著的节能效果的串并联混合型无源电力滤波及保护装置。

实现本发明目的的串并联混合型无源电力滤波及保护装置，包括第一电抗器L1、第一电容器C1、变压器T1、第一单相可控硅Q1、第二单相可控硅Q2、第一压敏电阻Y1、第二压敏电阻Y2、限流电抗器L0、避雷器B1、第二电抗器L2、第二电容器C2、第三电抗器L3、第三电容器C3及真空接触器K；第一电抗器L1与经变压器T1阻抗变换后的第一电容器C1串联构成串联谐振回路，并谐振于工频，接于电源和负载之间，在负载侧并联第二和第三谐振支路，第一单相可控硅Q1和第二单相可控硅Q2与限流电抗器L0串联后并接在第一电容器C1两端，避雷器B1并接在第一电容器C1两端，真空接触器K并接在电源和负载之间。

第一电抗器L1与经变压器T1阻抗变换后的第一电容器C1串联构成串联谐振回路，谐振于工频，此串联谐振支路对基波呈零阻抗，能够使基波无损通过，而对谐波呈较大阻抗，隔离了谐波。阻抗变换变压器T1的采用，使普通电容器在串联谐振滤波中的使用成为可能，压敏电阻触发的可控硅有效的保护了串联电容器C1，使整套方案具有了实用性。在电源侧并联的传统滤波支路，有效消除了低次谐波，降低了对第一电抗器L1和第一电容器C1的容量要求，平衡了性能和成本，整套方案易于实现，滤波效果极好。

所述第一压敏电阻Y1和第二压敏电阻Y2分别接在所述第一单相可控硅Q1和第二单相可控硅Q2阳极和栅极之间，当可控硅阳极和阴极之间的电压超过压敏电阻的设定值时，可控硅导通，限制串联电容器C1两端的电压，达到保护的目的。

所述变压器T1的一次绕组接在第一电抗器L1和负载之间，变压器T1的二次绕组接第一电容器C1及其保护电路。

所述第一电抗器L1和变压器T1相连，然后并接由第二电抗器L2与第二电容器C2构成的第二滤波支路和由第三电抗器L3与第三电容器C3构成的第三滤波支路，其中第二电抗器L2和第二电容器C2谐振于谐波含量较大的最低次谐波频率上，第三电抗器L3和第三电容器C3谐振于谐波含量较大的次低次谐波频率上。

所述第一电抗器L1、第二电抗器L2、第三电抗器L3及阻抗变换变压器T1、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3可以是单相的或三相的。

本发明的串并联混合型无源电力滤波及保护装置的有益效果如下：

1、装置串接在电源和负载之间，改变了系统的阻抗，不易与系统发生谐振。

2、对各次谐波及简谐波都有抑制作用，频率愈高，抑制作用愈强。

3、有效减低系统总电流，具有显著的节能效果。

4、串并联混合方式，串联电抗器、电容器与传统滤波支路混合设计，有效降低串联支路的容量需要，在提高滤波性能的同时，有效降低了成本。

5、阻抗变换变压器的使用，使通用电容器的使用在串联电容滤波中成为可能，使串联电容滤波具有了工程实现的可能。

6、压敏电阻触发可控硅串联电容保护电路，实时保护串联电容器，是整套方案能够工程应用的重要保证。