[发明专利]一种用于动态滤除谐波的节电装置

说明书

本发明一种用于动态滤除谐波的节电装置，包括电抗变换器、功率变换器、主回路和控制系统，其特征在于：所述控制系统由谐波采集器、主控制器、中间继电器组和晶闸管脉冲触发板组成，所述主控制器包括算法单元和单片机，所述算法单元采用卡尔曼算法，卡尔曼算法对谐波采集器的谐波进行计算分析优化，本装置还能削减无功功率，提高了有功功率，功率因素得到提高，对电力负载进行了无功补偿，通过动态滤波控制系统使谐波滤波器在滤波支路中吸收最大值谐波电流。这样，就能大幅度减少谐波危害，提高了电能质量。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种用于动态滤除谐波的节电装置。

背景技术

随着工业技术的快速发展，诸多非线性负荷，如大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置、电镀电解设备、中高频感应加热设备、电池充电机、晶闸管温控加热设备、通讯设备、音像设备、变频器、计算机等接入电网，电网谐波含量逐年升高。谐波的危害十分严重，谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

现有的滤除谐波的技术主要为无源滤波技术和有源滤波技术。无源滤波技术主要采用LC回路，并联于系统中，LC回路的设定，只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流经为其设定的LC回路，达到消除(滤除)某一频率的谐波的目的。LC回路在滤除谐波的同时，在基波对系统进行无功补偿。这种滤波装置简单，成本低，但是缺点也很明显只能对固定频率的谐波进行滤除，无法进行动态滤除，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振，甚至还会出现无功过补偿现象。

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题提供一种用于动态滤除谐波的节电装置的方案。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于动态滤除谐波的节电装置，包括电抗变换器、功率变换器、主回路和控制系统，其特征在于：所述控制系统由谐波采集器、主控制器、中间继电器组和晶闸管脉冲触发板组成，所述主控制器包括算法单元和单片机，所述算法单元采用卡尔曼算法，所述卡尔曼算法对谐波采集器的谐波进行计算分析，所述卡尔曼算法步骤如下：

1)建立波形轨迹矢量集：对欧式空间二维平面x轴和y轴方向进行建模，建模数据如下：

其中：表示第表示第i条轨迹在x方向上的投影矢量集，表示第i条轨迹在y方向上的投影矢量集,称为轨迹T_rji的矢量集，T称为波形轨迹矢量集；

2)波形拟合：采用一种利用线性系统状态方程以及观测方程，

X(k+1)＝A(k)X(k)+T(k)W(k)

Z(k)＝H(k)X(k)+V(k)

通过以最小均方差J＝E[(x_k+1-x’_k+1)(x_k+1-x’_k+1)^T]为准则，根据滤波方程计算出最优状态估计值，

X(k+1,k+1)＝X(k+1,k)+K(k+1)[Z(k+1)-Z(k+1,k)]