[发明专利]无源滤波电能补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力技术领域，尤其涉及一种能够进行滤波电能补偿的装置。

背景技术

在电力生产传输及用电方面，功率因数是一个非常重要的考核指标。因此，供电部门都会将感性无功电量计算纳入电费内，并将监察电能质量以及所造成的损耗也纳入收费项目。另外，由于经济的飞速发展使得电力供应日趋紧张，为解决这一供需矛盾，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。而谐波却是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。

谐波的含义是：在电力系统中存在大量非线性负载，即使电源都以工频50HZ供电，当工频电压或电流作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其他频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们所称的电力谐波。换句话说，所谓电力系统的谐波是频率为50HZ整数倍的、不同幅值、不同初相角的正弦波的总称。通常将50HZ称为市电基波，而高于50HZ的波，如100HZ为二次谐波、150HZ为三次谐波、200HZ为四次谐波等统称为谐波或称为高次谐波。

近年来，随着电力电子技术的飞速发展，大功率晶闸管的广泛应用，非线性负载使用日益增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、电子变频设备、高频开关电源设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统网络波形发生严重畸变，谐波含量增加，对电网形成了污染，导致电力系统的电能质量严重变差，从而出现了事故频发、滤波电容器与元器件发热、仪表失灵、变压器损坏、能耗剧增等一系列不良现象，给供电部门造成了额外的运作成本和一定的经济损失，某些谐波污染严重的工矿企业，无功滤波电容投切不上，造成功率因数偏低，电能浪费严重，无功电费(罚款)增大，严重影响了生产成本。为此，国内外工厂和电业专家在这方面作了很多研究，并通过对众多行业的公司、工厂的用电情况、谐波含量进行测试调查，经过认真探索论证，确认高次谐波是造成电网污染能耗加大的重要原因之一。

电力谐波对电力网及用户的危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们看不见、嗅不到、摸不着的污染，往往不被人们所注意。而电网中谐波的存在却给电网、电器、用电设备带来的危害，某些场合却是致命的，所以无论是管电部门，还是用电部门都应把消除谐波作为重头工作抓，杜绝谐波的危害。

过去人们普遍认为功率因数低、电路中有杂波，只要安装补偿滤波电容器就能解决问题。但实际的情况是由于谐波的存在，单纯安装补偿滤波电容器后不能达到节能降耗，这是由于容抗与频率成反比，在同样的谐波电压下，流过滤波电容器的电流很大，容易发热而损坏，能耗反而增加。一般3次谐波电流能放大60～95％，5次能放大1.5～3倍，7次能放大1.5～3倍，11次能放大6倍，13次放大10倍左右，所以人们在实践中只能探讨新的办法,新的办法就是使用滤波装置。由此，一种利用电力滤波技术，用于谐波抑制、补偿电能无功的电力电子滤波节电装置——无源滤波电能补偿装置应运而生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能够抑制谐波改善整个网络的电能质量、延长用户设备使用寿命、提高产品质量、降低电磁污染，又能够补偿电能的无功功率、减少能耗、提高电能利用率的无源滤波电能补偿装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：无源滤波电能补偿装置，包括连接在低压配电网与用电负载之间的电压电流信号取样及无源滤波电路，所述电压电流信号取样及无源滤波电路连接有无源滤波驱动电路和功率因数角整形电路，所述功率因数角整形电路连接有功率因数角信号放大电路，所述功率因数角信号放大电路连接有信号分压电路，所述信号分压电路连接有信号比较器电路，所述信号比较器电路连接有信号输出驱动及指示电路，所述信号输出驱动及指示电路连接至所述无源滤波驱动电路连接，所述信号输出驱动及指示电路还连接有系统直流稳压电路，所述系统直流稳压电路还分别连接至所述功率因数角整形电路、所述功率因数角信号放大电路和所述信号比较器电路。

作为优选的技术方案，所述低压配电网为设有相线U、相线V、相线W和中性线N三相四线制低压电网。