本發(fā)明屬于無源濾波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于諧振理論的低壓無源濾波裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代工業(yè)步伐的加快，促使了電能的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)，電能作為支柱能源，其應(yīng)用程度是一個(gè)國家發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步及人民生活質(zhì)量整體提高，使得許多復(fù)雜精密、對電能質(zhì)量較為敏感的用電設(shè)備、精密儀器等不斷普及，各電力用戶對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及電能質(zhì)量都提出了更高的要求。電力負(fù)載中的非線性、感性負(fù)荷并入電網(wǎng)后會(huì)產(chǎn)生大量諧波及感性無功功率缺額，諧波流入電網(wǎng)，會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)造成污染，并使得對諧波及電壓波動(dòng)敏感的儀器工作性能下降，如何有效的濾除諧波并進(jìn)行無功補(bǔ)償成為了當(dāng)前電力部門和有關(guān)學(xué)者的重大課題。

在理想的電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)應(yīng)該提供具有正弦波形的電壓和電流。但在實(shí)際電網(wǎng)中，并非所有負(fù)載都為線性元件，如整流裝置、電弧爐等非線性用電設(shè)備以及電氣化鐵道的投運(yùn)。當(dāng)具有正弦波形的電源向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí)，負(fù)載上產(chǎn)生的電流就發(fā)生了畸變而產(chǎn)生諧波，由于負(fù)載與電網(wǎng)相連，這樣產(chǎn)生的畸變電流就會(huì)流入到電網(wǎng)中，對電力系統(tǒng)以及系統(tǒng)中用電設(shè)備的安全運(yùn)行構(gòu)成了威脅，使電能質(zhì)量逐步惡化。針對流入電網(wǎng)中的諧波，可選擇使用有源濾波器或并聯(lián)無源濾波器來進(jìn)行濾波器，有源濾波器作為新型的電力電子裝置，在抑制諧波方面具有實(shí)時(shí)檢測，快速濾波等優(yōu)勢。自1982年，第一臺(tái)有源濾波器實(shí)際使用至今，有源濾波器得到了快速發(fā)展，但盡管如此，有源濾波器依然存在一些難以克服的缺點(diǎn)，如初期投資大，運(yùn)行效率不高等。無源濾波器作為一種傳統(tǒng)的濾波裝置，具有技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，但現(xiàn)有的無源濾波器對基頻變化較為敏感，且濾波效果受設(shè)計(jì)元件參數(shù)影響較大，控制方式難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于諧振理論的低壓無源濾波裝置。

一種基于諧振理論的低壓無源濾波裝置，包括：控制器，所述控制器用于接收負(fù)載電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)和雙調(diào)濾波器兩端的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，根據(jù)負(fù)載電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)計(jì)算電網(wǎng)功率因素，當(dāng)電網(wǎng)的功率因素低于預(yù)設(shè)定數(shù)值時(shí)，向晶閘管發(fā)出導(dǎo)通的信號(hào)，根據(jù)雙調(diào)濾波器兩端的電壓信號(hào)、電流信號(hào)計(jì)算雙調(diào)濾波器的諧振頻率變化率，當(dāng)諧振頻率變化率不為0時(shí)，向第三調(diào)控電抗器、第四調(diào)控電抗器發(fā)出調(diào)整信號(hào)，直至雙調(diào)濾波器的諧振頻率變化率為0；二階濾波器、雙調(diào)濾波器、無功補(bǔ)償器，其特征在于：所述二階濾波器、雙調(diào)濾波器、無功補(bǔ)償器并聯(lián)于電網(wǎng)與公共端之間，控制器的直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與直流驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，直流驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與第三調(diào)控電抗器、第四調(diào)控電抗器的控制端相連接，控制器的晶閘管驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與晶閘管驅(qū)動(dòng)電路控制端相連接。

優(yōu)選地，所述二階濾波器包括第一電容、第一電感、第一電阻，第一電感與第一電阻串聯(lián)后與第一電容并聯(lián)。

優(yōu)選地，所述雙調(diào)濾波器由第二電容、第三電容、第二電感、第三調(diào)控電抗器、第四調(diào)控電抗器、第二電阻組成，其中第二電阻與第四調(diào)控電抗器串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)，第二電阻、第四調(diào)控電抗器、第三電容組成的電路與第二電容、第三調(diào)控電抗器、第二電感串聯(lián)。

優(yōu)選地，所述無功補(bǔ)償器由第五電感、晶閘管、第四電容串聯(lián)組成。

優(yōu)選地，所述控制器的濾波器電壓輸入端與濾波電壓信號(hào)放大電路的輸出端相連接，濾波電壓信號(hào)放大電路的輸入端與濾波器電壓取樣元件的輸出端相連接，濾波器電壓取樣元件安裝在雙調(diào)濾波器與電網(wǎng)之間。

優(yōu)選地，所述控制器的濾波器電流輸入端與濾波電流信號(hào)放大電路的輸出端相連接，濾波電流信號(hào)放大電路的輸入端與濾波器電流取樣元件的輸出端相連接，濾波器電流取樣元件安裝在雙調(diào)濾波器與電網(wǎng)之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用諧振原理，針對其在某個(gè)頻率或某頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)低阻的特性，使諧波更多的流入濾波器，以此達(dá)到濾波的目的，通過雙濾波器和無功補(bǔ)償器并聯(lián)在電網(wǎng)中，能夠起到有效的抑制諧波及無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于諧振理論的低壓無源濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、變壓器，2、二階濾波器，3、雙調(diào)濾波器，4、直流驅(qū)動(dòng)電路，5、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，6、濾波電壓信號(hào)放大電路，7、控制器，8、負(fù)載電壓信號(hào)放大電路，9、濾波電流信號(hào)放大電路，10、負(fù)載電流信號(hào)放大電路，11、負(fù)載，12、無功補(bǔ)償器，R1、第一電阻，R2、第二電阻，C1、第一電容，C2、第二電容，C3、第三電容，C4、第四電容，L1、第一電感，L2、第二電感，L3、第三調(diào)控電抗器，L4、第四調(diào)控電抗器，L5、第五電感，D1、晶閘管。

具體實(shí)施方式

參見圖1，一種基于諧振理論的低壓無源濾波裝置，包括：控制器7，所述控制器7用于接收負(fù)載電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)和雙調(diào)濾波器3兩端的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，根據(jù)負(fù)載電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)計(jì)算電網(wǎng)功率因素，當(dāng)電網(wǎng)的功率因素低于預(yù)設(shè)定數(shù)值時(shí)，向晶閘管D1發(fā)出導(dǎo)通的信號(hào)，根據(jù)雙調(diào)濾波器3兩端的電壓信號(hào)、電流信號(hào)計(jì)算雙調(diào)濾波器3的諧振頻率變化率，當(dāng)諧振頻率變化率不為0時(shí)，向第三調(diào)控電抗器L3、第四調(diào)控電抗器L4發(fā)出調(diào)整信號(hào)，直至雙調(diào)濾波器3的諧振頻率變化率為0；二階濾波器2、雙調(diào)濾波器3、無功補(bǔ)償器12，其特征在于：所述二階濾波器2、雙調(diào)濾波器3、無功補(bǔ)償器12并聯(lián)于電網(wǎng)與公共端之間，控制器7的直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與直流驅(qū)動(dòng)電路4的輸入端相連接，直流驅(qū)動(dòng)電路4的輸出端與第三調(diào)控電抗器L3、第四調(diào)控電抗器L4的控制端相連接，控制器7的晶閘管驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與晶閘管驅(qū)動(dòng)電路5控制端相連接。

所述二階濾波器2包括第一電容1、第一電感L1、第一電阻R1，第一電感L1與第一電阻R1串聯(lián)后與第一電容1并聯(lián)。

所述雙調(diào)濾波器3由第二電容2、第三電容C3、第二電感L2、第三調(diào)控電抗器L3、第四調(diào)控電抗器L4、第二電阻R2組成，其中第二電阻R2與第四調(diào)控電抗器L4串聯(lián)后與第三電容C3并聯(lián)，第二電阻R2、第四調(diào)控電抗器L4、第三電容C3組成的電路與第二電容2、第三調(diào)控電抗器L3、第二電感L2串聯(lián)。

所述無功補(bǔ)償器12由第五電感L5、晶閘管D1、第四電容C4串聯(lián)組成。

所述控制器7的濾波器電壓輸入端與濾波電壓信號(hào)放大電路6的輸出端相連接，濾波電壓信號(hào)放大電路6的輸入端與濾波器電壓取樣元件的輸出端相連接，濾波器電壓取樣元件安裝在雙調(diào)濾波器3與電網(wǎng)之間。

所述控制器7的濾波器電流輸入端與濾波電流信號(hào)放大電路9的輸出端相連接，濾波電流信號(hào)放大電路9的輸入端與濾波器電流取樣元件的輸出端相連接，濾波器電流取樣元件安裝在雙調(diào)濾波器3與電網(wǎng)之間。

本發(fā)明技術(shù)方案在上面結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。