[发明专利]一种实现谐波功率变换的有效方法以及电路

摘要

本发明公开了一种实现谐波功率变换电路，包括谐振型谐波电流变换器，所述谐振型谐波电流变换器的输入端与电网连接，且谐振型谐波电流变换器的输出端与用户负载电性连接。本发明采用LC大功率调谐的方法，从电网中出来独立提取谐波成分及其能量，并输出有效功率，其效率最高、损耗最小、原理最简单、便捷；而且本发明并在消除谐波干扰的同时，将谐波功率变废为宝，成为当前电力节能领域中的一个有实际价值的新应用。

主权项

1.一种实现谐波功率变换的有效方法，包括谐振型谐波功率变换器，/n其特征在于：/n所述谐振型谐波功率变换器包括调谐电感、调谐电容和输出电感；/n包括如下步骤：/nS1、如果现场谐波电压为容性负载产生，则为电压型谐波，需将电流并联谐振型谐波电压变换器串联在用户负载与电网间；所述的电流并联谐振型谐波电压变换器包括调谐电感Lr、调谐电容Cr和输出电感Lo，所述电流并联谐振型谐波电压变换器的输入端与电网连接，且电流并联谐振型谐波电压变换器的输出端与用户负载的对应相电性连接，即所述的电流并联谐振型谐波电压变换器串联在电网与负载之间使用，由调谐电感Lr与调谐电容Cr并联构成LC并联谐振电路，在调谐电感Lr两端接联输出电感Lo；/n如果现场谐波电流为感性负载产生，则为电流型谐波，需将电压串联谐振型谐波电流变换器并联在用户负载与电网间；所述电压串联谐振型谐波电流变换器包括调谐电感Lr、调谐电容Cr和输出电感Lo；所述电压串联谐振型谐波电流变换器的输入端与电网和用户负载的一相电源连线并联电气连接，且电压串联谐振型谐波电流变换器的输出端与电网和用户负载的另一相电源连线并联电气连接，即电压串联谐振型谐波电流变换器并联于用户负载的供电输入端之间使用；由调谐电感Lr与调谐电容Cr串联，构成LC串联谐振电路；/n如果现场负载产生不确定的非稳定性功率谐波，需将混合型多谐振环谐波功率变换器混联在用户负载与电网间，即将该变换器的负载端A、C并联于负载两端，将电网输入端B、C接入电网；所述的混合型多谐振环谐波功率变换器由电流并联谐振型谐波电压变换器与电压串联谐振型谐波电流变换器混合组成，且两变换器有共同的输入端，该输入端与电网连接，即与三相电网中的某相连接，且电流并联谐振型谐波电压变换器的输出端与用户负载的对应相电性连接，即所述的混合型多谐振环谐波功率变换器的电流并联谐振型谐波电压变换器部分串联在电网与负载间；同时电压串联谐振型谐波电流变换器的输出端与电网和用户负载的另一相电源连线并联电气连接，即所述的混合型多谐振环谐波功率变换器的电压串联谐振型谐波电流变换器部分并联于用户负载的供电输入端之间；所述的混合型多谐振环谐波功率变换器包括调谐电感、调谐电容和输出电感，即隔离式耦合电感Tr的调谐绕组Lr1、调谐绕组Lr2、输出绕组Lro、输出电感Lo和调谐电容Cr1、调谐电容Cr2、以及A、C为负载连接端，B、C为电网输入端；上述绕组Lr1、绕组Lr2、绕组Lro和输出电感Lo均在离式耦合电感Tr内，通过磁场耦合；/n其中,由输出绕组Lro与调谐电容Cr1并联，构成LC并联谐振回路；由调谐绕组Lr2与调谐电容Cr2串联，构成LC串联谐振电路；谐波功率由输出绕组Lro输出，Lro的两端联接输出电感Lo；/nS2、对于容性负载产生的电压型谐波，在用户负载与电网间串入电流并联谐振型谐波电压变换器，并使变换器的固有频率等于电压型谐波频率，利用电压型谐波在变换器的谐振电容与谐振电感并联回路中所引起的电流谐振截获谐波功率，并将其转换成谐振电感两端的高电压，使电流并联谐振型谐波电压变换器的输入输出端之间呈现高阻抗状态，从而阻断了电压型谐波由负载向电网传输的通道，起到滤波的作用，同时利用谐振电容与谐振电感间相互交换的谐振电流将谐波电能转换为磁能以耦合的方式通过输出电感输出，输出电感还起到与外界电气隔离的作用，使谐振过程免受影响；/n对于感性负载产生的电流型谐波，在用户负载与电网间并入谐振型谐波电流变换器，并使变换器的固有频率等于电流型谐波频率，利用电流型谐波引起变换器内谐振电容与谐振电感串联回路的电压共振，使谐振型谐波电流变换器的输入输出端之间呈现可近似为零的低阻抗状态，从而短路了电流型谐波由负载向电网传输的通道，起到滤波的作用，同时利用谐振电容与谐振电感间相互交换的谐振电流将谐波电能转换为磁能以耦合的方式通过输出电感输出，输出电感还起到与外界电气隔离的作用，使谐振过程免受影响；/n对于现场不确定的非稳定性功率谐波，在用户负载与电网间接入混合型多谐振环谐波功率变换器，并使变换器的固有频率等于非稳定性功率谐波的频率，分别利用功率谐波中的电压谐波与电流谐波成分引起各自对应的谐振电容与谐振电感并联回路、谐振电容与谐振电感串联回路的谐振，将谐波成分阻断与短路，并进行谐波的功率转换与输出；/nS3、调节调谐电感、调谐电容的量值，对不同频率的谐波进行吸收和功率输出，对于拓宽该变换器的使用范围起到了重要作用。/n