[发明专利]一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除电路以及方法

说明书

技术领域

本发明属于电网技术领域，更具体地说，尤其涉及一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除电路。同时，本发明还涉及一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除方法。

背景技术

谐波通常指谐波电流和谐波电压。它们的频率指非基频(我国为50Hz)，其频率大于工频的电量。谐波的产生会在不同程度上影响电能的质量，对用户的供电产生严重的影响。电能质量主要表现为:电流质量在理想状态下频率要保持恒定、波形为正弦波、相位要与供电的电压保持一致；电压质量则主要是幅值、波形和相位。这三个参数的实际值与额定值之间的偏差就反映出电能的质量情况；衡量供电质量有以下方面:电压质量、供电可靠性、及电力价格等；用电质量则反映出了供电方和用电方之间的相互作用以及相互影响。供电部门根据额定要求向电网输送电能，但是由于负载中的各种非线性器件的应用，使得原本的基频电量发生变化。谐波电量不仅占用了很大部分电能，增加了电网的能耗，而且其高频特性影响了公网中其他电力设备的正常运行，严重时造成安全隐患。因此，对谐波进行研究治理，提高电能质量对整个电网环境着重要的意义。

对于谐波的治理主要是着手于两个方面:改变负载本身结构，减少谐波的产生；在非线性负载和网侧之间加入谐波治理装置，或是改变变压器的接线方式，使得负载产生的谐波不能流入电网影响其他用户的正常用电。前一种方法针对性较强，没有普适性，而后一种谐波治理方法更有研究和推广的意义。对于谐波治理装置主要有两种，一种是对单次谐波进行消除的LC单调谐滤波装置，另一种是具有动态、实时滤波性能的有源电力滤波装置。单调谐无源滤波器的构造相对比较简单，基于LC谐振的原理，对固定频率的谐波进行滤除，一般主要用于滤除较低次的谐波。有源电力滤波器的结构相对复杂，不仅包含了产生所需补偿电流的硬件逆变电路，而对其进行检测、控制的软件方法也有着至关重要的作用。在谐波治理的研究过程中，无源滤波技术已经相当成熟，而有源电力滤波在检测方法、控制方法、参数计算等各个技术层次还有着广阔的开发空间。

现有技术的传统有源或无源滤波器对谐波的滤除方法是通过创造无源、有源短路条件使谐波功率消耗在电子、电气元器件和局部线路中，并引起自身元器件或局部线路发热，既不节能又牺牲了系统的安全性和可靠性。所以传统设备不能长期在线工作，一般只能在需要时段投入补偿工作。所以现场常有投切时元器件损坏情况，影响设备发挥作用。

本发明不采用滤波器耗能方式去消耗谐波能量，而是用谐波功率变换器在电网中提取谐波能量，使谐波自然消除，同时将提取出的谐波能量再生利用。以达到节能、环保、低热量、无需投切，可长期安全在线工作的目的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除电路以及方法，利用谐波功率变换器将谐波信号及其功率从电网中提取出来的方式阻断谐波向电网传递，以达到消除谐波的目的，而绝非将谐波功率消耗掉，来削弱谐波向电网传递的程度的耗能滤波工作方式；逆变器将所接收的谐波功率转换成交流标准市电，通过该系统供电输入端回馈电网，以完成节能发电任务。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除电路，包括供电输入端、供电输出端、逆变器和谐波功率变换器，所述谐波功率变换器输出的谐波功率Ph到逆变器，所述逆变器的输出端输出的交流电功率Pf给供电输入端，所述供电输入端输入电网供电端输出的负载电流IL，所述供电输入端输出的负载 电流IL流入谐波功率变换器，所述谐波功率变换器输出的负载电流IL供给供电输出端，所述供电输出端与用户负载等效电路电性连接，且供电输出端将负载所产生的谐波电流Ih反向输入给谐波功率变换器，用于转换成谐波功率Ph。

优选的，所述用户负载等效电路包括负载谐波电流源和用户负载。

本发明还提供一种将谐波能量回收再利用的电网谐波消除方法，包括如下步骤：

S1、用户电气设备所产生的一定功率的谐波，沿供负载供电线路逆向通过该供电输出端传输到谐波功率变换器；

S2、谐波功率变换器以将谐波信号及其功率提取出来的方式阻断谐波向电网传递，以完成消除谐波任务；

S3、同时，所将提取的功率输出给逆变器，逆变器将所接收的谐波功率转换成交流标准市电，通过该系统供电输入端返回电网，以完成节能发电任务；

S4、另外回馈的交流标准市电便于计量。