[發明專利]一種電磁型能量回收式諧波抑制裝置

在審

• 申請號: 201710889297.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107528319A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 張健;張京倫
• 申請（專利權）人: 張京倫
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及的是一種電磁型能量回收式諧波抑制裝置，主要用于交流電網中對諧波的治理，屬于電網的自動控制技術領域。

背景技術

近年來由于半導體技術突發猛進，許多具有良好可控性且耐高電壓、大電流的電力電子組件被開發出來，這些組件目前已被廣泛的應用在電力設備中，如馬達、驅動器、電弧爐、電車、充電器及照明器具等。由于這些設備的非線性輸入特性，使得它們在使用過程中產生大量的諧波電流。諧波電流的存在會導致一些問題，諸如變壓器的過熱現象、旋轉機械的攏動、供應電壓的失真、電力組件的破壞及醫療設備的機能故障等。為了有效限制諧波污染問題，一些國際研究機構紛紛制定諧波管制標準，如IEEE519-1992及IEC1000-3-2及IEC1000-3-4等；許多國家都制訂了“電力系統諧波管制標準”來管制諧波。

解決諧波問題的傳統方法為無源電力濾波器，無源電力濾波器是由無源組件電感器所組成。然而，無源電力濾波器潛藏著諧振的危機，諧振將導致更大的諧波電流與諧波電壓，它可能破壞濾波器本身及鄰近的電力設備，且濾波特性受系統電抗影響很大，因此很難得到良好的濾波效果。

雖然近年來使用由電力電子組件組成的電能轉換器來達成諧波濾除功能的技術稱為有源電力濾波器，例如美國專利US6472775及US6320392等。

雖然該有源電力濾波器具有良好的濾波特性，但是該有源電力濾波器的電能轉換器容量必須大于負載諧波電流與電源電壓的乘積，因此該有源電力濾波器的電能轉換器的容量很大，因價格昂貴而限制其實用性，且這些有源電力濾波器由于該濾波組件僅用以濾除切換紋波，而較高的儲能直流電容器電壓將導致較大的切換紋波，所以濾波組件必須利用具較低截止頻率的低通濾波器以濾除該較大的切換紋波，它將導致高頻響應變差、體積變大，又產生了較高的電磁干攏問題！

有鑒于此，為了解決無源電力濾波器諧振及鄰近諧波電流注入所造成過載問題，及有源電力濾波器的電能轉換器容量大所造成的價格昴貴問題，迫切需要新的技術和思路對諧波問題加以抑制。

其中安徽工業大學洪乃剛申請的一項“變壓器磁路控制抑制和消除電網諧波的方法”，專利號為ZL200510040290.3，該專利技術也是針對目前在電網網路上連接無源和有源濾波器消除諧波方法的不足，發明了以變壓器磁路控制抑制和消除電網諧波的方法，即在變壓器上增加諧波控制繞組，通過變壓器磁路控制來抑制和消除諧波。

由于這種方法的思路仍然沿用了將諧波加以抵消的傳統思想，其結果是將諧波的能量引接至變壓器中來消耗，這樣會使變壓器中又產生了新注入的能量，導致發熱而影響變壓器運行。同時，由于該專利的接線方法為需要增加等值負載容量的大變壓器，其實質上是一臺功率型的隔離變壓器的功能，其設計容量必須大于負載的額定容量，這樣就大大增加了裝置的成本和變壓器的損耗，在實際工程中，其中的投資額將有可能超過傳統的無源或有源的諧波抑制系統，因此，該方案的應用上適用于小功率的場合之中，對于大容量電力用戶，在經濟上是不劃算和及其浪費的一種方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種電磁型能量回收式諧波抑制裝置，它通過特制的一種串聯電流式感應變壓器來獲取電網中的各次諧波電流，通過二次變壓，橋堆整流后將高頻率f的諧波能量整流為直流電源，再將該直流電的能量通過通常使用的光伏逆變器進行自動同步并網，將諧波這種有害的電流源變廢為寶，重新送入電網中來加以利用。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種電磁型能量回收式諧波抑制裝置，所述的裝置是由電流式感應變壓器，串聯電容器單元，諧波整流變壓器，橋式整流器單元，自動并網式逆變器組成，所述的電流式感應變壓器的一次側繞組與串聯電容器單元串聯后接入三相交流電或者單相的交流配電網主回路中，電流式感應變壓器的二次側繞組輸出端連接所述諧波整流變壓器的輸入端，并通過諧波整流變壓器的調壓后通過輸出端與橋式整流器的交流輸入端連接，橋式整流器的輸出端在經濾波電抗器和濾波電容器整形后與自動并網逆變器連接，由該逆變器將由電流式感應變壓器合成截獲的多次諧波能量轉換成標準市電后以相同的頻率和電壓再送入交流配電網之中。

作為優選：所述的電流式感應變壓器由硅鋼軟磁鐵芯體連接一次電路的一次繞組、一次繞組絕緣支架、二次側繞組以及二次側繞組絕緣支架組成；

所述的串聯電容器單元由串聯補償電容器組和起保護及控制作用的IGBT晶閘管系統及防止過電壓保護的氧化鋅避雷器并接組成；