[实用新型]基于可控电抗器的双调谐滤波器

说明书

技术领域

一种基于可控电抗器的双调谐滤波器，属于电力系统无功补偿和谐波抑制装置领域。

背景技术

无源滤波器(PF)的工业应用己经有相当长的历史，其设计方法简单，工作稳定可靠，但其滤波效果依赖于系统的阻抗特性，并且容易受到电网的谐波污染程度、温度漂移、滤波电容老化以及非线性负荷变化的影响。实际工作中，电网的工频频率通常存在有一定的偏差，且电容器由于制造、成组的配合精度及温度变化等原因也存在相对偏差，同样，电抗器由于制造、电感量的调整方式等原因也存在一定的误差，这些原因均会导致无源滤波器出现“失谐”现象。

如果将无源滤波器中的固定电抗器用可控电抗器取代，则可以克服上述缺点而实现一种谐振频率可控的滤波器。但是由于电力系统中滤波器的容量往往很大，使得采用全可调电抗器投资太大，同时也存在制造上的困难，所以，如果我们将一容量较小的可调电抗器与既有的固定电抗器相串连而形成双调谐滤波装置，将会大大地减少滤波器的投资。与传统的无源滤波器相比，它能在一定范围内连续调节电感值，保持滤波器在谐振点附近工作，消除了频偏等失谐的影响。而一旦系统发生谐波放大时，它又可以通过电力电子装置的快速控制作用快速改变电抗达到使系统失谐，从而抑制谐振的发生。另一方面，与采用全可调电抗器和基于变流器的有源滤波器相比，它结构相对简单、易实现且成本低。因此具有十分广泛的应用前景。

实用新型内容

本实用新型目的在于，将可控电抗器应用于传统无源滤波装置，从而实现滤波动态连续可调，改善传统无源滤波器滤波效果。

基于可控电抗器的双调谐滤波器，包括电容器C2和固定电抗器L2组成的并联支路，在其并联支路上串联有由电容C1、可控电抗器L1、固定电抗器L0组成的串联支路，可控电抗器的控制端接有控制器。

所述的可控电抗器的控制电路由电压互感器PT，电流互感器CT，带通滤波器，相位比较单元，PI(比例积分)控制单元构成；所述的电压互感器PT通过带通滤波器与相位 比较单元相连，再通过PI(比例积分)控制单元控制可控电抗器；与上述带通滤波器相连的相位比较单元的同一端通过另一个带通滤波器与电流互感器CT相连，电流互感器CT接地。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)由于本实用新型采用了可控电抗器取代传统无源滤波装置中的固定参数电抗器，通过改变可控电抗器的直流控制电压来改变电抗器的输出电抗值，从而实现滤波器参数可以根据系统参数的变化而实时改变。使得滤波器时刻保持谐振，始终保持良好的滤波效果。

(2)为了保证实时性，一般采用闭环控制，根据调谐滤波器在谐振时呈现纯电阻特性，即通过滤波器的谐振频率的电流和滤波器两端同频率谐波电压相位相同，通过DSP(数字信号处理器)或单片机，用PI调节算法根据上述条件在电抗器可调范围内动态调节电感值大小，使滤波器始终在某个固定频率点谐振。

(3)基于可控电抗器的双调谐滤波器可在很大程度上减弱传统无源滤波器由于频偏、温度漂移、滤波电容老化以及非线性负荷变化造成的失谐的影响。同时装置中的电容器可以补偿用户无功，提高功率因数。

附图说明

图1双调谐滤波器电路结构。

图2双调谐滤波器阻抗频率特性。

图3并联等效单调谐滤波器。

图4采用可控电抗器的双调谐滤波器及其控制框图。

图5磁阀式可控电抗器的工作原理图。

图6磁芯材料的磁化曲线。

图7单相裂芯式可控电抗器的原理图。

图8滤波支路5次谐波电压电流相位差逼近过程。

图9双调谐滤波器的滤波效果曲线。其中，通道一是滤波前电流波形，通道二是滤波后电流波形。

具体实施方式

下面结合附图来进一步详细说明本实用新型的具体结构。

双调谐滤波器电路结构如图1所示，它由电容C1、可控电抗器L1、电阻R1依次串 连，再串连电抗器L2和电阻R2串连后再与电阻电容C2并联的并联支路——四部分依次串联构成。

在计算分析时电感中的电阻R1、R2可以忽略不计。它有两个谐振频率，可以同时吸收两个邻近频率的谐波，其阻抗频率特性如图2所示。在图2中，横轴为频率，纵轴为双调谐滤波器的阻抗，其特性是在两个特定频率处阻抗有极小值，可以使该频率的谐波主要流过滤波器，从而减小诸如系统的该频率谐波。