專利名稱：諧波抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工技術(shù)中的電網(wǎng)控制設(shè)備，特別涉及用于抑制非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流的裝置。
本發(fā)明的諧波抑制裝置，包括零磁通變流器、電感線圈和電容器，所述零磁通變流器結(jié)構(gòu)為在外形呈環(huán)形或矩形的主鐵芯外面依次繞有基波繞組和一次繞組；基波繞組的同名端外接電容器、異名端外接電感線圈，電容器與電感線圈串聯(lián)、和基波繞組共同構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。所述的諧波抑制裝置，其進(jìn)一步特征在于所述零磁通變流器的主鐵芯具有環(huán)形或矩形空腔，其內(nèi)置有外面依次繞有檢測(cè)繞組、再包復(fù)靜電屏蔽層的環(huán)形或矩形檢測(cè)鐵芯；主鐵芯外面依次繞有諧波繞組、基波繞組和一次繞組；檢測(cè)繞組的異名端外接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器的輸入端，后者的輸出端與諧波繞組的異名端相接，諧波繞組的同名端和檢測(cè)繞組的同名端均連接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器的接地點(diǎn)。所述的諧波抑制裝置的主鐵芯可以為由帶狀冷軋硅鋼片卷繞成環(huán)狀、經(jīng)拼裝而構(gòu)成內(nèi)有空腔的環(huán)形，或由片狀冷軋硅鋼片疊裝而成的矩形鐵芯。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(一)本發(fā)明提出了設(shè)置基波繞組W2f與電感線圈L和電容器C組成對(duì)基波的串聯(lián)諧振方法，實(shí)現(xiàn)零磁通變流器一次與二次之間的基波安匝平衡，即I1fW1-I2fW2f≈0，避免使用電子器件等有源方法，合理地實(shí)現(xiàn)了變流器T對(duì)一次基波電流I1f呈現(xiàn)低阻抗、對(duì)諧波電流I1h呈現(xiàn)高阻抗，讓基波電流順利通過(guò)，有效地抑制諧波電流I1h的大部分。(二)本發(fā)明對(duì)一次諧波電流I1h的剩余部分，采用設(shè)置檢測(cè)鐵芯C2、檢測(cè)繞組WD、運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A、諧波繞組W2h所構(gòu)成的有源濾波方法，對(duì)諧波電流I1h的剩余部分進(jìn)一步抵消，而且運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A所需功率小、可靠性高、價(jià)格便宜。(三)本發(fā)明將檢測(cè)鐵芯C2、檢測(cè)繞組WD設(shè)置于變流器T之中，融為一體。而且檢測(cè)繞組WD檢測(cè)的電流是一次繞組W1中的諧波電流。因基波電流I1f產(chǎn)生的一次安匝I1fW1被二次基波安匝I2fW2f抵消，檢測(cè)鐵芯C2中的基波磁通為零，只有諧波磁通，所以檢測(cè)繞組WD檢測(cè)的信號(hào)直接輸出的是諧波電勢(shì)，而不是基波和諧波疊加的畸變波形，這對(duì)運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A來(lái)說(shuō)，大大降低了信號(hào)處理的難度和復(fù)雜性。(四)本發(fā)明既具有有源濾波器動(dòng)態(tài)跟蹤抑制任意次諧波、性能好的優(yōu)點(diǎn)，也具有無(wú)源濾波器可靠性高、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，性能價(jià)格比高。
圖2零磁通變流器截面3本發(fā)明諧波抑制裝置電路1所示，零磁通變流器外型為圓環(huán)狀，其截面如圖2所示檢測(cè)鐵芯C2外面繞有檢測(cè)繞組WD，再用銅箔包上靜電屏蔽層E，它們共同置于主鐵芯C1的空腔中；主鐵芯C1外面依次繞有諧波繞組W2h、基波繞組W2f和一次繞組W1。
圖3給出了零磁通變流器諧波抑制裝置的電路圖，一次繞組W1的同名端與電網(wǎng)S相接，異名端與諧波源負(fù)載B相接?；ɡ@組W2f的同名端與電容器C的一端相連，異名端與電感線圈L的一端相連，電感線圈L和電容器C的另一端串聯(lián)相接。檢測(cè)繞組WD的異名端與運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A的輸入端相接，運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A的輸出端與諧波繞組W2h的異名端相接，諧波繞組W2h的同名端與檢測(cè)繞組WD的同名端相連后連接到運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A的接地點(diǎn)。
當(dāng)電網(wǎng)中諧波干擾強(qiáng)度不大時(shí)，無(wú)需采用圖3中的諧波繞組W2h、靜電屏蔽層E、檢測(cè)鐵芯C2、檢測(cè)繞組WD以及運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A。因此圖2所示零磁通變流器主鐵芯C1不保留空腔、不置入檢測(cè)鐵芯C2、檢測(cè)繞組WD和靜電屏蔽層E，也可以保留這些材料，外部不連接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A。本諧波抑制裝置投入工作后，當(dāng)一次繞組W1中通過(guò)基波電流I1f和負(fù)載反饋的諧波電流I1h時(shí)，對(duì)于基波電流I1f，由于基波繞組W2f所接的是由電感線圈L和電容器C組成的串聯(lián)諧振負(fù)載，其諧振頻率為基波頻率，此時(shí)基波繞組W2f接的負(fù)載阻抗趨近于零，相當(dāng)于短路。即對(duì)基波而言，從變流器T一次側(cè)看其短路阻抗很小，一次繞組W1中基波電流I1f在變流器的壓降很小，則基波電流I1f即電網(wǎng)負(fù)載所需要的運(yùn)行電流順利通過(guò)。而對(duì)諧波而言，變流器T的二次側(cè)相當(dāng)于開(kāi)路，此時(shí)從變流器T一次側(cè)看其等效阻抗為激磁阻抗，其阻抗很大，則一次繞組W1中諧波電流I1h的大部被抑制。由于一次繞組W1與基波繞組W2f之間的基波安匝差I(lǐng)1fW1-I2fW2f非常小，檢測(cè)鐵芯C2中的基波磁通趨近于零，在檢測(cè)繞組WD中感應(yīng)的基波信號(hào)也趨近于零，經(jīng)運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A后，通過(guò)諧波繞組W2h的基波電流也趨近于零。對(duì)于一次繞組W1中諧波電流I1h的剩余部分，檢測(cè)繞組WD將檢測(cè)出剩余諧波電流產(chǎn)生的諧波電勢(shì)，該電勢(shì)經(jīng)運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器A后，驅(qū)動(dòng)諧波電流I2h流經(jīng)諧波繞組W2h，使得諧波安匝I2hW2h與一次繞組W1中的剩余諧波安匝I′1hW1相平衡(注剩余諧波電流I′1h未在圖中標(biāo)出)，達(dá)到進(jìn)一步抑制諧波電流的目的。
權(quán)利要求
1.一種諧波抑制裝置，包括零磁通變流器、電感線圈和電容器，所述零磁通變流器結(jié)構(gòu)為在外形呈環(huán)形或矩形的主鐵芯外面依次繞有基波繞組和一次繞組；基波繞組的同名端外接電容器、異名端外接電感線圈，電容器與電感線圈串聯(lián)、和基波繞組共同構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。
2.如權(quán)利要求1所述的諧波抑制裝置，其特征在于所述零磁通變流器的主鐵芯具有環(huán)形或矩形空腔，其內(nèi)置有外面依次繞有檢測(cè)繞組、再包復(fù)靜電屏蔽層的環(huán)形或矩形檢測(cè)鐵芯；主鐵芯外面依次繞有諧波繞組、基波繞組和一次繞組；檢測(cè)繞組的異名端外接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器的輸入端，后者的輸出端與諧波繞組的異名端相接，諧波繞組的同名端和檢測(cè)繞組的同名端均連接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器的接地點(diǎn)。
全文摘要
一種諧波抑制裝置，屬于電工技術(shù)中的電網(wǎng)控制設(shè)備，特別涉及抑制非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流的裝置，以簡(jiǎn)單、穩(wěn)定運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和更經(jīng)濟(jì)的價(jià)格，用于抑制電力電子裝置、電機(jī)變頻調(diào)速、電弧爐等產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的反饋而形成的諧波污染。本裝置包括零磁通變流器、電感線圈、電容器和運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器，零磁通變流器結(jié)構(gòu)為外形呈環(huán)形或矩形的主鐵芯的空腔內(nèi)置有繞有檢測(cè)繞組、靜電屏蔽層的檢測(cè)鐵芯，主鐵芯外依次繞有諧波繞組、基波繞組和一次繞組，檢測(cè)鐵芯、檢測(cè)繞組、諧波繞組和外接運(yùn)算放大及驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成檢測(cè)和信號(hào)處理及驅(qū)動(dòng)部分；基波繞組和外接電感線圈、電容器共同構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。
文檔編號(hào)H02J3/01GK1402407SQ02139029
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者任士焱 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)