[發(fā)明專(zhuān)利]一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除電路以及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710149280.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107069729A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海睿源電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/01
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，尤其涉及一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除電路。同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除方法。

背景技術(shù)

諧波通常指諧波電流和諧波電壓。它們的頻率指非基頻(我國(guó)為50Hz)，其頻率大于工頻的電量。諧波的產(chǎn)生會(huì)在不同程度上影響電能的質(zhì)量，對(duì)用戶(hù)的供電產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。電能質(zhì)量主要表現(xiàn)為:電流質(zhì)量在理想狀態(tài)下頻率要保持恒定、波形為正弦波、相位要與供電的電壓保持一致；電壓質(zhì)量則主要是幅值、波形和相位。這三個(gè)參數(shù)的實(shí)際值與額定值之間的偏差就反映出電能的質(zhì)量情況；衡量供電質(zhì)量有以下方面:電壓質(zhì)量、供電可靠性、及電力價(jià)格等；用電質(zhì)量則反映出了供電方和用電方之間的相互作用以及相互影響。供電部門(mén)根據(jù)額定要求向電網(wǎng)輸送電能，但是由于負(fù)載中的各種非線(xiàn)性器件的應(yīng)用，使得原本的基頻電量發(fā)生變化。諧波電量不僅占用了很大部分電能，增加了電網(wǎng)的能耗，而且其高頻特性影響了公網(wǎng)中其他電力設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)造成安全隱患。因此，對(duì)諧波進(jìn)行研究治理，提高電能質(zhì)量對(duì)整個(gè)電網(wǎng)環(huán)境著重要的意義。

對(duì)于諧波的治理主要是著手于兩個(gè)方面:改變負(fù)載本身結(jié)構(gòu)，減少諧波的產(chǎn)生；在非線(xiàn)性負(fù)載和網(wǎng)側(cè)之間加入諧波治理裝置，或是改變變壓器的接線(xiàn)方式，使得負(fù)載產(chǎn)生的諧波不能流入電網(wǎng)影響其他用戶(hù)的正常用電。前一種方法針對(duì)性較強(qiáng)，沒(méi)有普適性，而后一種諧波治理方法更有研究和推廣的意義。對(duì)于諧波治理裝置主要有兩種，一種是對(duì)單次諧波進(jìn)行消除的LC單調(diào)諧濾波裝置，另一種是具有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)濾波性能的有源電力濾波裝置。單調(diào)諧無(wú)源濾波器的構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)單，基于LC諧振的原理，對(duì)固定頻率的諧波進(jìn)行濾除，一般主要用于濾除較低次的諧波。有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不僅包含了產(chǎn)生所需補(bǔ)償電流的硬件逆變電路，而對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、控制的軟件方法也有著至關(guān)重要的作用。在諧波治理的研究過(guò)程中，無(wú)源濾波技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而有源電力濾波在檢測(cè)方法、控制方法、參數(shù)計(jì)算等各個(gè)技術(shù)層次還有著廣闊的開(kāi)發(fā)空間。

現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)有源或無(wú)源濾波器對(duì)諧波的濾除方法是通過(guò)創(chuàng)造無(wú)源、有源短路條件使諧波功率消耗在電子、電氣元器件和局部線(xiàn)路中，并引起自身元器件或局部線(xiàn)路發(fā)熱，既不節(jié)能又犧牲了系統(tǒng)的安全性和可靠性。所以傳統(tǒng)設(shè)備不能長(zhǎng)期在線(xiàn)工作，一般只能在需要時(shí)段投入補(bǔ)償工作。所以現(xiàn)場(chǎng)常有投切時(shí)元器件損壞情況，影響設(shè)備發(fā)揮作用。

本發(fā)明不采用濾波器耗能方式去消耗諧波能量，而是用諧波功率變換器在電網(wǎng)中提取諧波能量，使諧波自然消除，同時(shí)將提取出的諧波能量再生利用。以達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、低熱量、無(wú)需投切，可長(zhǎng)期安全在線(xiàn)工作的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除電路以及方法，利用諧波功率變換器將諧波信號(hào)及其功率從電網(wǎng)中提取出來(lái)的方式阻斷諧波向電網(wǎng)傳遞，以達(dá)到消除諧波的目的，而絕非將諧波功率消耗掉，來(lái)削弱諧波向電網(wǎng)傳遞的程度的耗能濾波工作方式；逆變器將所接收的諧波功率轉(zhuǎn)換成交流標(biāo)準(zhǔn)市電，通過(guò)該系統(tǒng)供電輸入端回饋電網(wǎng)，以完成節(jié)能發(fā)電任務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除電路，包括供電輸入端、供電輸出端、逆變器和諧波功率變換器，所述諧波功率變換器輸出的諧波功率Ph到逆變器，所述逆變器的輸出端輸出的交流電功率Pf給供電輸入端，所述供電輸入端輸入電網(wǎng)供電端輸出的負(fù)載電流IL，所述供電輸入端輸出的負(fù)載 電流IL流入諧波功率變換器，所述諧波功率變換器輸出的負(fù)載電流IL供給供電輸出端，所述供電輸出端與用戶(hù)負(fù)載等效電路電性連接，且供電輸出端將負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流Ih反向輸入給諧波功率變換器，用于轉(zhuǎn)換成諧波功率Ph。

優(yōu)選的，所述用戶(hù)負(fù)載等效電路包括負(fù)載諧波電流源和用戶(hù)負(fù)載。

本發(fā)明還提供一種將諧波能量回收再利用的電網(wǎng)諧波消除方法，包括如下步驟：

S1、用戶(hù)電氣設(shè)備所產(chǎn)生的一定功率的諧波，沿供負(fù)載供電線(xiàn)路逆向通過(guò)該供電輸出端傳輸?shù)街C波功率變換器；

S2、諧波功率變換器以將諧波信號(hào)及其功率提取出來(lái)的方式阻斷諧波向電網(wǎng)傳遞，以完成消除諧波任務(wù)；

S3、同時(shí)，所將提取的功率輸出給逆變器，逆變器將所接收的諧波功率轉(zhuǎn)換成交流標(biāo)準(zhǔn)市電，通過(guò)該系統(tǒng)供電輸入端返回電網(wǎng)，以完成節(jié)能發(fā)電任務(wù)；

S4、另外回饋的交流標(biāo)準(zhǔn)市電便于計(jì)量。