[实用新型]电压变换式谐波再利用型蓄能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术、电源转换技术和无源滤波技术领域，尤其涉及一种谐波再利用型蓄能装置。

背景技术

尽管当今的电力技术不断提高，电力网的技术参数不断提高，但负荷的复杂多变和电力电子技术的发展以及近年来风力发电的入网等原因造成电力网络的谐波污染形式不容乐观。谐波不仅存在于不间断电源端口，发电端（始端）、输电线路（中端）、变配电终端等都程度不同地存在谐波，这些谐波不但影响供电质量、引发异常，还造成电能浪费。

中端网络的谐波来自于始端，而终端的谐波来自于中端线路窜入、终端网内负荷冲击、能量储存和变换设备（直流或不间断电源类）释放等（以下统称之为“谐波”）。治理谐波主要是通过“消除”和“抑制”两种手段。所谓抑制即指控制谐波源，一是使设备不释放或少释放谐波，如图1所示的UPS电源的整流和逆变全部采用SPWM脉宽调制技术消除谐波，二是选用不释放谐波的设备（在不间断电源族中“ISPS”即为无谐波释放系统）。所谓消除是指通过技术手段去除有害谐波（简称为“目标谐波”），一是采用无源滤波器滤除某一谐波，如图2为并联滤波法和图3为串联滤波法，二是通过有源滤波器制造出有源谐波，如图4的有源滤波法来对消电力电子类负载释放的谐波。

在UPS不间断电源整流环节采用WPM波（脉宽调制）调制，而在逆变环节采用SPWM波（正弦脉宽调制）调制，可以大大降低有源谐波，但同时也大大降低整流和逆变系统的效率，载频越高抑制谐波效果越好，但系统效率也越低。因此不是最理想的抑制谐波的方法。

并联滤波法如图2所示，无源滤波器并接于负载入口处或母线入口处将目标谐波滤出后通过零线或地线泄放掉，显然，这属于废弃谐波的方法，并且滤波支路无法绝对阻断工频能量通过，所以难免在滤除目标谐波的同时也流失少量的工频能量，造成浪费。图3所示的将无源滤波器与负载串联滤波的方法也是一种废弃谐波的方法，且串联滤波器内的电感器件必须流过全部负载电流，造成发热浪费并形成系统热隐患。

如图4所示，用有源谐波对消谐波的方法多见于UPS机房中，将有源滤波器与传统的UPS并联，作用是消除UPS在工作过程中产生的谐波（整流和逆变环节）。但本质上是通过制造有源谐波来对消谐波，有源滤波器工作也要耗电，且有源谐波的大小和相位要根据对UPS释放谐波的在线监测和跟踪来确定，目前这种检测速度还难以满足“对消”的需要，因此国内外尚未形成一致的标准。

“谐波再利用型蓄能装置”作为已经申请的实用新型专利产品，可以将目标谐波加以再利用，但当被充电的蓄电池组电压值高于或等于谐波整流电压时，充电就难以进行，所以有局限性，虽然可以通过AC/DC或DC/DC电源提高谐波整流器电源电压以满足充电条件，但AC/DC或DC/DC电源功率有限，做成较大功率不但很难，且成本高、效率低，因此有一定局限性。

实用新型内容

为了克服现有的治理谐波的装置和方法存在的上述不足和缺陷，本实用新型提供了一种既能滤除目标谐波、又能保证谐波整流电压大于被充电的蓄电池组端电压的电压变换式谐波再利用蓄能装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：电压变换式谐波再利用型蓄能装置，由无源滤波支路、谐波变压器、谐波整流器AC/DC和蓄电池组构成，无源滤波支路输入端与用电负载输入端或母线输入端并联，无源滤波支路输出端连接谐波变压器输入端，谐波变压器输出端与谐波整流器AC/DC输入端相连接，谐波整流器AC/DC输出端正负极分别连接被充电蓄电池组的正极和负极。

所述无源滤波支路由线圈电感L和交流电容C串联组成。

所述谐波变压器由铁心和线圈构成，输入端连接LC无源滤波支路的输出端，输出端接谐波整流器的输入端。

所述谐波整流器AC/DC为由电力电子器件构成的可控或不可控整流装置，或者整流模块。