一种谐波电能再生利用装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种谐波电能再生利用装置，该装置分别与电源和负载，所述装置包括谐振电感L1、谐振电感L2、谐振电容C1、谐振电容C2与电源转换模块M，所述谐振电容C2与谐振电感L2分别并联在所述电源转换模块M的输入端，所述谐振电感L1与谐振电容C1串联后接在所述电源转换模块M的输入端与电源输入端之间，所述电源转换模块M的输出端与负载设备相连。与现有技术相比，本发明具有能降低配网损耗、提升低压电器工作效率等优点。
【专利说明】一种谐波电能再生利用装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电网节能设备，尤其是涉及一种谐波电能再生利用装置。
【背景技术】
[0002]配电网中存在大量晶闸管换流器、晶闸管调压器、节能灯具、计算机、充电器、电视机、变频空调、变频电梯等非线性负荷，这些年来随着经济和技术的发展，电网中非线性负荷的比例急剧增加，由于电力电子技术的发展，很多原来的线性负荷变成了非线性，例如线性的白炽灯具改由非线性的电子镇流节能灯具代替；线性的异步电机改由非线性的变频器驱动；在电网结构上，很多线性的旋转电机发电设备由非线性的直流换流站代替，又进一步增加了配网的谐波含量，由于低压配网谐波特性复杂、负荷数量巨大又缺乏滤波措施，注入电网大量谐波电流，使零相电流猛增，电能质量下降，配变损耗、温升提高、线损增加。由于低压配网谐波源情况复杂，既是谐波电流源又是谐波电压源，设计专门的滤波器十分困难。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能降低配网损耗、提升低压电器工作效率的谐波电能再生利用装置，该装置能化废为宝，为用户提供一种新颖的可供利用的能源渠道。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种谐波电能再生利用装置，该装置分别与电源和负载，其特征在于，所述装置包括谐振电感L1、谐振电感L2、谐振电容Cl、谐振电容C2与电源转换模块M,所述谐振电容C2与谐振电感L2分别并联在所述电源转换模块M的输入端，所述谐振电感LI与谐振电容Cl串联后接在所述电源转换模块M的输入端与电源输入端之间，所述电源转换模块M的输出端与负载设备相连。
[0006]所述谐振电感L1、谐振电感L2至少有一个为铁芯电抗器。
[0007]所述电源转换模块M的输入端还并联有压敏电阻R。
[0008]所述谐振电感LI为铁芯饱和电抗器，当电流达到其额定电流1.2倍时，其电感下降为额定值0.8倍以下。
[0009]所述谐振电感LI与谐振电容Cl的串联谐振频率以及谐振电感L2与谐振电容C2的并联谐振频率相同。
[0010]所述串联谐振频率与某次谐波的频率相等。
[0011]与现有技术相比，本发明独辟蹊径，通过特殊滤波网络将低压配网中一部分谐波电压取出，并将其转换成电压稳定的交流或直流电压加以利用，是一种基于小容量无源滤波器的谐波能量取出装置，其通过谐振电感的饱和特性来防止过谐振，从而能适应不同谐波环境的配电网，通过取出部分配网中的高次谐波分量，来降低流入上级电网和配变的谐波电流，能改善电能质量、降低配变温升和线损；同时能将取出的谐波分量处理成12-220V的标准交流或直流电压，供路灯、灯箱或电网在线监测设备使用，是一种化废为宝、化害为利的新型新能源供电设备，其成本、寿命、故障率指标均优于太阳能产品。本发明必定会随着项目的成功应用而带来显著的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明具体电路图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0014]实施例
[0015]参看附图1，这是本发明实施例的电路图。包括谐振电感L1、谐振电感L2、谐振电容Cl、谐振电容C2与电源转换模块M,谐振电感L1、谐振电感L2至少有一个为铁芯电抗器，谐振电容C2与谐振电感L2以及电源转换模块M的输入端并联，谐振电感LI与谐振电容Cl串联于电源转换模块M的输入端与电源输入端之间，电源转换模块M的输出端与负载设备相连。电源转换模块M的输入端还可以并联压敏电阻R。其中谐振电感LI优选为铁芯饱和电抗器，当电流达到其额定电流1.2倍时，其电感下降为额定值0.8倍以下。
[0016]本发明的输入端与电网相连后，谐振电感LI与谐振电容Cl组成串联谐振电路，其谐振频率为需要去除的谐波频率，建议为3倍工频，以让电网中数量最多、危害最大的3次谐波优先被取出利用；谐振电感L2与谐振电容C2组成并联谐振电路，其谐振频率也为需要去除的谐波频率，目的是进一步去除工频基波成分，经过两组谐振滤波电路的筛选，就能较好地滤出电网中的谐波能量加以利用。但是低压配网中的谐波特性较复杂，有些是谐波电流源，这很可能使滤波电路产生严重的过电流而损坏，为此本发明将两个谐振电感中至少一个设为铁芯电抗器，这样一旦流过电流过大，铁芯就会饱和促使电感值减小，从而使谐振电路的谐振点偏离而抑制过谐振的发生，其中谐振电感LI优选为铁芯饱和电抗器，当电流达到其额定电流1.2倍时，其电感下降为额定值0.8倍以下，这样能在成本较低的条件下达到较好的过谐振抑制效果。
[0017]本发明经过谐振滤波电路滤出的谐波由于其大小幅值受电网运行方式以及负荷运行方式变化影响较大，因此需要接电源转换模块M，以将变化的谐波电压变为相对稳定的交直流电压，供所接的负载设备使用，压敏电阻R用于保护可能的过电压对电源转换模块的冲击，也可省去。如果负载设备是简单的灯具或对电压变化不敏感的设备，则该电源转换模块也可省去。本发明基于特殊设计的无源滤波电路来取出电网中的有害波形电能，将其变为可供利用的电源，与太阳能技术相比，本发明成本更低，且由于无源滤波电路可靠性极高，其故障率与寿命指标也远优于太阳能、风能等传统新能源设备。
[0018]本发明的有益效果在于:本发明独辟蹊径，通过简单可靠的滤波网络将低压配网中一部分谐波电压取出，并将其转换成电压稳定的交流或直流电压加以利用，是一种基于小容量无源滤波器的谐波能量取出装置，其通过谐振电感的饱和特性来防止过谐振，从而能适应不同谐波环境的配电网，通过取出部分配网中的高次谐波分量，来降低流入上级电网和配变的谐波电流，能改善电能质量、降低配变温升和线损；同时能将取出的谐波分量处理成12-220V的标准交流或直流电压，供路灯、灯箱、信号灯或电网在线监测设备使用，是一种化废为宝、化害为利的新型新能源供电设备，其成本、寿命、故障率指标均优于太阳能、风能产品。本发明必定会随着项目的成功应用而带来显著的经济效益和社会效益。
[0019]应该注意到，上述的实施例均是为了说明本发明而不是限制本发明，例如本发明的电源转换模块可由各种电路构成、本发明也可适当改进制成三相产品、也可增加适当的外部电路或控制部件来进一步优化其性能等等，显然，本发明的许多技术特征可互换或省略，许多元件的设置可根据需要改变，本发明元件前的“一”或“一个”不排除出现多个这种元件，这些变化均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种谐波电能再生利用装置，该装置分别与电源和负载，其特征在于，所述装置包括谐振电感L1、谐振电感L2、谐振电容Cl、谐振电容C2与电源转换模块M,所述谐振电容C2与谐振电感L2分别并联在所述电源转换模块M的输入端，所述谐振电感LI与谐振电容Cl串联后接在所述电源转换模块M的输入端与电源输入端之间，所述电源转换模块M的输出端与负载设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种谐波电能再生利用装置，其特征在于，所述谐振电感L1、谐振电感L2至少有一个为铁芯电抗器。
3.根据权利要求1所述的一种谐波电能再生利用装置，其特征在于，所述电源转换模块M的输入端还并联有压敏电阻R。
4.根据权利要求1所述的一种谐波电能再生利用装置，其特征在于，所述谐振电感LI为铁芯饱和电抗器，当电流达到其额定电流1.2倍时，其电感下降为额定值0.8倍以下。
5.根据权利要求1所述的一种谐波电能再生利用装置，其特征在于，所述谐振电感LI与谐振电容Cl的串联谐振频率以及谐振电感L2与谐振电容C2的并联谐振频率相同。
6.根据权利要求5所述的一种谐波电能再生利用装置，其特征在于，所述串联谐振频率与某次谐波的频率相等。
【文档编号】H02J3/01GK104362629SQ201410583906
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王和杰, 周徐达, 刁冠勋, 刘斯佳, 刘娇, 徐广缨 申请人:国家电网公司, 国网上海市电力公司