本發明專利技術涉及一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置，包括諧波電壓源檢測裝置、由電抗器一、電抗器二、電容器串聯組成的基波濾波器、高頻變壓器、交流電源、功率單元、整流單元、濾波單元、控制器，諧波電壓源檢測裝置采集得到系統的實時諧波電壓，將諧波電壓信號輸入控制器，由控制器計算得出一個與諧波電壓大小相等、方向相反的電壓，由功率單元經高頻變壓器輸入由電抗器、電容器串聯構成的LC支路，該電壓與諧波電壓相疊加，使諧波輸出電壓為零，達到濾除電網諧波電壓的作用；控制器分別與交流電源、整流單元、功率單元相連接。該裝置基于疊加原理通過串聯諧波電壓源可達到消除電源側高次諧波電壓源對負荷影響的目的，且響應速度快。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置。
技術介紹
電力系統的電壓諧波存在于各電壓等級的電力系統中，諧波會引起供電線路損耗增加，損壞電氣設備、降低供電的可靠性。因此國家標準GB/T 14549-93《電能質量公共電網諧波》對不同電壓等級電力系統的電壓諧波含量都有嚴格要求。要使各電壓等級的電力系統中電壓諧波含量滿足該國家標準的要求，目前對于抑制電網的諧波有兩種解決辦法 使負載不產生諧波，或通過適當裝置進行補償。1)使負載不產生諧波的方法的本質是通過改造負載，使其不向電力系統注入諧波，或注入的諧波含量很小，從而不會使得相關母線上電壓諧波含量不超過國家標準GB/ T14549-93《電能質量公共電網諧波》的要求。這種方法是一種最直觀的解決辦法，但是改造負載并不適用于所有負載，而且有些負載根本無法通過改造而少產生諧波，因此不是特別通用。2)通過適當裝置進行補償是一種極具發展前途的解決方法。不間斷電源(UPS)可以用來串聯在供電電源與諧波源負載之間，除了在電網電壓故障時保證對敏感負載的供電外，還能補償諧波源負載產生的部分諧波，減小注入到電網電壓的諧波含量。以上兩種方法的清除電力系統電壓諧波裝置的清除電壓諧波的效果還不是很好， 且響應時間還有待于提高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置，該裝置基于疊加原理通過串聯諧波電壓源可達到消除電源側高次諧波電壓源對負荷影響的目的，且響應速度快。為實現上述目的，本專利技術通過以下技術方案實現一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置，包括諧波電壓源檢測裝置、由電抗器一、 電抗器二、電容器串聯組成的基波濾波器、高頻變壓器、交流電源、功率單元、整流單元、濾波單元、控制器，諧波電壓源檢測裝置有兩個，一個設置在本裝置的輸入端，用來檢測含諧波的電壓源，另一個設置在本裝置的輸出端，用來檢測清除諧波后的電壓源；兩個諧波電壓源檢測裝置均將檢測的電壓源信號輸入控制器；諧波電壓源檢測裝置采集得到系統的實時諧波電壓，將諧波電壓信號輸入控制器，由控制器計算得出一個與諧波電壓大小相等、方向相反的電壓，由功率單元經高頻變壓器輸入由電抗器、電容器串聯構成的LC支路，該電壓與諧波電壓相疊加，使諧波輸出電壓為零，達到濾除電網諧波電壓的作用；控制器分別與交流電源、整流單元、功率單元相連接。所述的由電抗器一、電抗器二、電容器串聯組成的基波濾波器的輸入端與輸出端之間并聯有起保護作用的旁路開關，在電容器與輸出端之間設有設備投入運行開關。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是基于疊加原理，通過串聯諧波電壓源，可達到消除電源側高次諧波電壓源對負荷影響，響應速度快。附圖說明 圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是單組隔離電源的結構圖；圖3是多組隔離電源的結構圖；圖4是不可控整流單元的結構圖；圖5是兩電平PWM整流單元的結構圖；圖6是三電平PWM整流單元的結構圖；圖7是兩電平PWM逆變器的結構圖；圖8是三電平PWM逆變器的結構圖；圖9是H橋單元多級串聯的多電平逆變器的結構圖；圖10是控制器的原理框圖。具體實施例方式見圖1，一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置，包括諧波電壓源檢測裝置1、諧波電壓源檢測裝置2、由電抗器3、電抗器4、電容器5依次串聯組成的基波濾波器、高頻變壓器6、交流電源7、功率單元8、整流單元9、濾波單元C、控制器10，諧波電壓源檢測裝置1設置在本裝置的輸入端，用來檢測含諧波的電壓源，諧波電壓源檢測裝置2設置在本裝置的輸出端，用來檢測清除諧波后的電壓源，兩個諧波電壓源檢測裝置均將檢測的電壓源信號輸入控制器10 ；控制器10還分別與交流電源7、整流單元9、功率單元8相連接。諧波電壓源檢測裝置1采集得到系統的實時諧波電壓，將諧波電壓信號輸入控制器10，由控制器10計算得出一個與諧波電壓大小相等、方向相反的電壓，由功率單元8經高頻變壓器6輸入由電抗器4、電容器5串聯構成的LC支路，該電壓與諧波電壓相疊加，使諧波輸出電壓為零，達到濾除電網諧波電壓的作用。交流電源7為控制單元10、整流單元、濾波單元C、功率單元8提供電源。控制器10采集整流單元9的參數，控制整流單元9的輸出直流電流，以保證功率單元8的輸出結果。本裝置具有保護和旁路功能，由電抗器3、電抗器4、電容器5串聯組成的基波濾波器的輸入端與輸出端之間并聯有旁路開關11，并且在電容器5與輸出端之間設有設備投入運行開關13。當裝置有故障時通過控制旁路開關11、設備投入運行開關13將設備退出運行，對設備具有保護作用。本裝置的控制器10完成以下功能1)采集分析由諧波電壓源檢測裝置1采集得到的系統的諧波電壓；2)通過綜合串聯電抗器3、電抗器4、電容器5、高頻變壓器6的參數得出功率單元 8所產生的諧波電流(或綜合電流各次諧波電流之和)；3)采集和分析諧波電壓源檢測裝置2得到的諧波電壓及功率單元8的目標諧波電流并通過計算調整，使諧波電壓源檢測裝置2的諧波電壓為“O”或滿足負荷要求；4)采集整流單元9的參數，并控制整流單元9的輸出直流電壓，保證功率單元8的輸出結果；5)保護和旁路功能，檢測裝置的運行狀態，當裝置有故障時通過控制旁路開關11 和設備投入運行開關13來將設備退出運行。諧波電壓源檢測裝置1和諧波電壓源檢測裝置2是任何一種能夠準確傳遞和表征電壓及其諧波含量的裝置，它應具有較高的響應速度和很小的誤差；可采用電壓傳感器。電抗器3和電抗器4為工業用電抗器，其電抗不大于系統阻抗的10%且與電容器 5構成50Hz濾波器，以保證系統的穩定性。 電抗器4與電容器5綜合構成LC支路，諧振點低于濾除諧波的最小次數，一般選 3次以下。高頻變壓器6的工作頻率高于逆變器的開關援建工作頻率，最好是2倍以上，容量大于各次諧波的總容量之和。功率單元8的開關器件一般選擇IGBT或更高開關頻率的全控型器件，采用H橋或其他拓撲方式，以電流作為控制目標。本專利技術的具體實施方式可以有多種電源類型、整流拓撲、逆變拓撲的自由組合，本專利技術主要敘述以下幾種方式1 單組隔離電源+不可控整流單元+兩電平PWM逆變器，見圖2、圖4、圖7。方式2 單組隔離電源+不可控整流單元+三電平PWM逆變器，見圖2、圖4、圖8。方式3 單組隔離電源+兩電平PWM整流單元+兩電平PWM逆變器，見圖2、圖5、 圖7。方式4 單組隔離電源+兩電平PWM整流單元+三電平PWM逆變器，見圖2、圖5、 圖8。方式5 單組隔離電源+三電平PWM整流單元+兩電平PWM逆變器，見圖2、圖6、 圖7。方式6 單組隔離電源+三電平PWM整流單元+三電平PWM逆變器，見圖2、圖6、 圖8。方式7 多組隔離電源+不可控整流單元+H橋級聯多電平逆變器，見圖3、圖4、圖 9。方式8 多組隔離電源+兩電平PWM整流單元+H橋級聯多電平逆變器，見圖3、圖5、圖9。方式9 多組隔離電源+三電平PWM整流單元+H橋級聯多電平逆變器，見圖3、圖6、圖9。圖4為三相不可控全橋整流單元的結構圖，由二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6構成三相不可控全橋整流結構，整流后將信號輸入由電容器C構成的濾波單元，濾波后信號輸入功率單元8。圖5為兩電平PWM整流單元結構圖，由六個IGBT全控型器件(IGBT1、IGBT2、 IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGB本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種用于清除電力系統電壓諧波的裝置，其特征在于，包括諧波電壓源檢測裝置、由電抗器一、電抗器二、電容器串聯組成的基波濾波器、高頻變壓器、交流電源、功率單元、整流單元、濾波單元、控制器，諧波電壓源檢測裝置有兩個，一個設置在本裝置的輸入端，用來檢測含諧波的電壓源，另一個設置在本裝置的輸出端，用來檢測清除諧波后的電壓源；兩個諧波電壓源檢測裝置均將檢測的電壓源信號輸入控制器；諧波電壓源檢測裝置采集得到系統的實時諧波電壓，將諧波電壓信號輸入控制器，由控制器計算得出一個與諧波電壓大小相等、方向相反的電壓，由功率單元經高頻變壓器輸入由電抗器、電容器串聯構成的ＬＣ支路，該電壓與諧波電壓相疊加，使諧波輸出電壓為零，達到濾除電網諧波電壓的作用；控制器分別與交流電源、整流單元、功率單元相連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張銀山，黃新明，郭自勇，李曠，王軍，董雪武，孫丹，孟海星，牟文晶，王躍明，
申請(專利權)人：榮信電力電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：21
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