专利名称：移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统中低压配电/低压电气设备的谐波滤波技术领域，尤其涉及一种移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统。
背景技术：
现有的谐波滤波技术分为无源滤波器和有源滤波器两种。无源滤波器是目前广泛采用的抑制谐波的主要手段，其原理是采用LC型的电容器与电抗器组成调谐回路，并调谐在某个特定谐波频率。理论上滤波器回路在其调谐频率处阻抗为零，因而可将要滤除的谐波分量旁路掉而有效滤除该次谐波。无源滤波器结构简 单、维护方便。有源滤波器利用可控的功率半导体器件，向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的补偿谐波电流，以抵消负载所产生的谐波电流，达到实时补偿谐波电流的目的。与上述LC型滤波器相比，有源滤波器的特点为①具有自适应功能，自动跟踪谐波变化并同时补偿多次谐波电流；②当系统谐波电流超过装置补偿能力时，装置仍可发挥最大的补偿能力，不会过载；③受系统阻抗影响小，不会与系统产生谐振。由于现有无源滤波器的滤波特性由系统和滤波器的阻抗比所决定，受系统参数的影响很大，容易出现失谐、过载等现象，滤波效果不稳定和可靠性不高；尽管有源滤波器的补偿性能优于无源滤波器，但是由于其电路结构复杂、造价高，功耗相对较大、运行和维护费用高等缺陷，推广应用受到一定限制。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种既具备无源滤波器结构简单、成本低廉的优势，又兼有有源滤波器适应能力强的特点，使用寿命长的移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种移相型零序谐波滤波器，其通过三相四线式电源线连接于电源和负载，所述移相型零序谐波滤波器包括与负载并联的零序带通器和串联于所述电源线中对应于电源侧的零序阻抗器。进一步地，零序带通器包括三个芯柱，每个芯柱上有两个绕组，所述两个绕组的匝数相等且绕向相反，不同芯柱上的两个绕组依次交叉连接。进一步地，第一芯柱上的第一相初级绕组连接于第二芯柱上的第二相次级绕组；第二芯柱上的第二相初级绕组连接于第三芯柱上的第三相次级绕组；第三芯柱上的第三相初级绕组连接于第一芯柱上的第一相次级绕组。进一步地，零序阻抗器包括一个芯柱，三相绕组依次缠绕在所述芯柱上。 进一步地，所述零序带通器和零序阻抗器集成于一个变压器上。相应地，本实用新型实施例还提供了一种三相四线制交流供电系统，所述供电系统包括电源、负载及连接于所述电源和所述负载之间的如上所述的移相型零序谐波滤波器。本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统的有益效果是通过采用串联于电源线中对应于电源侧的零序阻抗器和与负载并联的零序带通器配合工作的技术手段，从而既具备无源滤波器结构简单、成本低廉的优势，又兼有有源滤波器适应能力强的特点，有效解决了电网中的第三次谐波干扰问题。
图I是本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器的结构示意图。图2是图I中的零序带通器&的结构示意图。图3是图I中的零序阻抗器Ztl的结构示意图。图4是本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器对应的测试电路的示意图。
具体实施方式
请参考图f图3，实用新型实施例提供了一种移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统。所述供电系统包括三相的电源、负载及连接于所述电源和所述负载之间的移相型零序谐波滤波器。移相型零序谐波滤波器连接于三相四线式电源线并通过所述电源线连接于负载，包括与负载并联的零序带通器\和串联于所述电源线中对应于电源侧的零序阻抗器Ztl,也即，零序带通器A和负载并联并共同连接于串联后的零序阻抗器4。零序带通器\包括三个芯柱，每个芯柱上有两个绕组，所述两个绕组的匝数相等且绕向相反，不同芯柱上的两个绕组依次交叉连接。从而，对应产生的正反向磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，互相抵消，芯柱也即每一相中的磁感应强度为零。具体地，第一芯柱上的第一相初级绕组连接于第二芯柱上的第二相次级绕组；第二芯柱上的第二相初级绕组连接于第三芯柱上的第三相次级绕组；第三芯柱上的第三相初级绕组连接于第一芯柱上的第一相次级绕组。如图2所示，本实施方式中，芯柱采用铁芯，三个芯柱分别对应于A相、B相及C相，每个芯柱上端的绕组为初级绕组，下端的绕组为次级绕组，第一芯柱Ta上的A相初级绕组连接于第二芯柱Tb上的B相次级绕组；第二芯柱Tb上的B相初级绕组连接于第三芯柱Tc上的C相次级绕组；第三芯柱Tc上的C相初级绕组连接于第一芯柱Ta上的A相次级绕组。零序带通器\对基波电流呈现高阻抗，而对零序电流呈现为低阻抗。如果有三相同相位的零序电流流过时，且幅值也相等，零序磁通就会完全抵消，在电源与负载之间实现零序低阻通道。具体原理为，在三相四线制系统中，由于三相零序电流iaQ(t)、ib0(t)及ieQ(t)有着相同的幅值和相位，且同一芯柱上的绕组比率为I 故每个芯柱上初级绕组产生的磁通等于次级绕组产生的磁通，方向相反，对应公式如下Φβ( )=-ΦΑ( )；cDb(t)=-OB(t)；Oc(t)=-OC(t)。上述式子表明，如果流经零序带通器\的三相零序谐波电流相等，一个线圈产生的磁通将被绕制在同一个芯柱上的另外一个线圈产生的磁通抵消，这样每个串联绕组就呈现低阻抗，使零序电流顺利流过，从而其可以被滤波器从系统中滤除。如图3所示，零序阻抗器Ztl包括一个芯柱，三相绕组依次缠绕在所述芯柱上。零序阻抗器Ztl对零序电流呈现高阻抗，而对基波电流呈现为低阻抗，是由A相、B相及C相这三相绕组按顺序缠绕在同一个芯柱而构成，零序阻抗的大小由缠绕的匝数和铁芯的导磁能力决定，它的互阻抗等于它的自阻抗。它的作用刚好与零序带通器4相反，它对零序电流呈现高阻抗，对正序、负序为低阻抗。这样就实现了负载侧产生的零序谐波电流在负载与零序滤波器间流动，而不影响整个系统。由于零序阻抗器Ztl的存在，也限制 了不平衡电压引起的在系统与滤波器之间流动的零序过电流。本实施方式中，零序阻抗器Ztl和零序带通器Zl集成于一个变压器上，有利于简化结构，减小体积。采用图4所示的电路对移相型零序谐波滤波器进行了测试，实验参数为系统电源线电压为400V，50Hz ;移相型零序谐波滤波器容量为30KVA，该实验用谐波源为恒流源，
实验结果如下表所示
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_________KHI_Kj-1S ...I_ 5从实验结果可以看到，本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器能在系统不平衡状况下滤除零序谐波，大大减小中性线电流，提高了电能质量。非线性的单相负荷负载接入相与中性线之间产生零序谐波(主要是第三次谐波)，并在中性线上产生叠加，所产生的谐波电流注入系统使电压波形和电流波形严重畸变；城网中电能质量最严重的问题是第三次谐波干扰，本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器采用零序阻抗器Ztl与零序带通器\相结合，获得了很好的滤波效果，是解决第三次谐波干扰的有效选择。[0032]以上所述是本实用新型的具体 实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种移相型零序谐波滤波器，其特征在于，所述移相型零序谐波滤波器通过三相四线式电源线连接于电源和负载，所述移相型零序谐波滤波器包括 与负载并联的零序带通器和串联于所述电源线中对应于电源侧的零序阻抗器。
2.如权利要求I所述的移相型零序谐波滤波器，其特征在于，零序带通器包括三个芯柱，每个芯柱上有两个绕组，所述两个绕组的匝数相等且绕向相反，不同芯柱上的两个绕组依次交叉连接。
3.如权利要求2所述的移相型零序谐波滤波器，其特征在于，第一芯柱上的第一相初级绕组连接于第二芯柱上的第二相次级绕组；第二芯柱上的第二相初级绕组连接于第三芯柱上的第三相次级绕组；第三芯柱上的第三相初级绕组连接于第一芯柱上的第一相次级绕组。
4.如权利要求I所述的移相型零序谐波滤波器，其特征在于，零序阻抗器包括ー个芯柱，三相绕组依次缠绕在所述芯柱上。
5.如权利要求I所述的移相型零序谐波滤波器，其特征在于，所述零序带通器和零序阻抗器集成于ー个变压器上。
6.ー种三相四线制交流供电系统，其特征在于，所述供电系统包括 电源、负载及连接于所述电源和所述负载之间的如权利要求I 5中任一项所述的移相型零序谐波滤波器。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统，移相型零序谐波滤波器通过三相四线式电源线连接于电源和负载，所述移相型零序谐波滤波器包括与负载并联的零序带通器和串联于所述电源线中对应于电源侧的零序阻抗器。本实用新型实施例的移相型零序谐波滤波器及三相四线制交流供电系统通过采用串联于电源线中对应于电源侧的零序阻抗器和与负载并联的零序带通器配合工作的技术手段，从而既具备无源滤波器结构简单、成本低廉的优势，又兼有有源滤波器适应能力强的特点，有效解决了电网中的第三次谐波干扰问题。
文档编号H02J3/00GK202616777SQ20122017905
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者梁振东 申请人:深圳市科雷特能源科技股份有限公司