[发明专利]动态谐波滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及克服谐波危害，提高电能质量等技术领域，特别是涉及一种用来在电容器容量发生变化时，动态地调节可变电抗器的电感来稳定谐振频率的动态谐波滤波器。

背景技术

随着工业技术的快速发展，诸多非线性负荷，如直流电机、直流电源、变频调速器、整流设备、电镀电解设备、中高频感应加热设备、电池充电机、晶闸管温控加热设备、电力机车、通讯设备、音像设备、变频器、计算机等接入电网，电网谐波含量逐年升高。电网谐波导致的各种危害日益突出，如增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率；产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热；引起无功补偿电容器谐振和谐波放大，导致电容器因过电流或过电压而损坏或无法投入运行；干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备，影响设备的正常运行等。这些危害使我们认识到电力谐波进行治理刻不容缓。

治理谐波有主动治理，即从谐波源本身出发，通过改进用电设备，使其不产生或少产生谐波；受端治理，即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力；被动治理，即通过安装滤波器，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流人负载端。主动治理受到谐波源的不明确性和复杂性等的影响使得治理方案复杂，可靠性低；受端治理增加了设备或者系统设计的复杂性；安装谐波滤波器这一被动治理方案在现阶段发展较快、应用较广。

针对安装谐波滤波器方案来治理谐波这一方案，设计出一种精度高、效果好的谐波滤波器已经受到广泛的关注。在专利CN200480021730.4中，发明了一种有源滤波器，它包括三级滤波，通过检测补偿对象的电压和电流，得出与负载电流中的谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网的电压、电流恢复为正弦波形。但是有源滤波器的缺点为价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源滤波器。专利CN200620097951.6提出了一种谐波滤波器，它由若干个滤波单元并接而成，每一滤波单元中的谐振电路频率中心各不相同，若干单元即可构成很宽的滤波频率，它可有效改善电力品质，提高功率因素，达到净化工频电源和节能效果。然而此类谐波滤波器的电抗器是针对于滤除固定频率的谐波而言的，它的电抗器的感抗和电容器的容抗都是经过计算后进行精确设定的，在滤波器投入运行过程中是要求固定不变的。这样就存在着一些问题，如在基波频率下，传统谐波滤波器投入固定的电容器组补偿系统的无功功率，但是由于容抗不变容易造成系统的过补偿；在传统谐波滤波器投入使用一段时间后，电容器容量会发生变化，如电容器的容量会随着温度和时间发生衰减而导致容量降低，电容器的容抗将增大，而电容就减小，这样谐振频率将增大，而此类滤波器的每单元滤波频率是固定不变的，这样滤波效果就会受到很大的影响。所以针对以上问题，提出一种实用于滤波器在长期工作过程中滤波精度和滤波效果始终不变的方案是至关重要的，这将有利于大幅度的减少谐波危害，提高电能质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种动态谐波滤波器，以便解决传统滤波器在基波频率下存在无功功率过补偿，而在谐波频率下电容器容量受时间和环境的影响而发生变化，电抗器的感抗又是固定不变的，这样导致实际的滤波频率和预先设定的不一致而影响滤波精度和滤波效果的问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的动态谐波滤波器，其主要由可变电抗器、反并联晶闸管触发电路、控制线圈和电容器组组成。其中：可变电抗器的一端与电容器组串联；反并联晶闸管触发电路的两接线端分别与控制线圈的两端相连接构成回路；多组快速熔断器和电容接触器与电容器的串联电路经过并联后形成电容器组，当电容器组的容抗发生变化时，控制线圈在反并联晶闸管触发电路的作用下开启，动态地调整可变电抗器的电感。

本发明提供的动态谐波滤波器，其用于电容器容量发生变化时，动态地调节可变电抗器的电感来稳定谐振频率，同时降低谐波对电气设备的危害，并且提高电气设备在电网中运行的效率和使用寿命；所述电气设备是指变压器、电力电缆、电动机、控制系统或通信系统。

本发明提供的动态谐波滤波器与传统谐波滤波器相比具有如下优点：

1.为无源滤波器，其滤波支路主要由可变电抗器和电容器组串联组成串联谐振滤波电路，它与有源滤波器相比具有结构简单、造价低廉等特点，因此在工业应用中有利于节省投资。