专利名称：调谐滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调谐滤波器。
背景技术：
随着工业化和信息化进程的高速发展和电力电子技术的广泛应用，谐波及其抑制越来越受到关注。在大量电力电子装置中，采用了晶闸管(SCR)、功率场效应管(VM0SFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等大功率半导体器件，使电力电子装置实现了高频化和小型化，电器性能大大提高，但随之而来的是产生了谐波，对电网造成严重的污染。电力电子装置已成为电网的最主要的谐波源。特别是可控整流器和半可控整流器，由于在绝大多数电力电子装置中被用于交流电能到直流电能的转换，所以减少整流器及其电磁元件对电网的谐波污染，已成为很棘手的研发课题。
谐波所造成的危害可以具体地归纳为以下几个方面
1、 谐波对电网的污染
理想的电网所提供的电压应该是频率单一固定、电压幅值在允许的范围内。谐波对电网波形的污染使电网供电质量恶化，使同一电网上的用电设备受到严重影响，甚至危及用电设备的正常运行。谐波对电网的污染是谐波危害中相当重要的一个方面。
2、 谐波引发各种电力电子设备出现故障
(1) 谐波使系统中的元件产生附加的谐波损耗，除降低发电、输配电和其他用电设备的效率以外，在三相四线制的电路中，由于大量的零序谐波电流，特别是3次谐波电流流过中线，会引起中线过热，有引发火灾的危险。另外，异常的、过大的中线电流的增加，会导致电网的中线对地线的电压突增，将危及数据处理系统的安全；
(2) 谐波对于旋转电机来说，除了增加损耗和引起发热以外，还会产生机械振动、噪声和谐波过电压，这对电机的寿命造成严重的影响；
(3) 谐波电流流入变压器，会增加变压器的铜损和铁损，引起变压器发热。谐波还会使变压器的噪声增大；
(4) 谐波电流流经电力电缆，令电缆发生过热，长期的过热运行将导致电缆的绝缘老化，甚至产生漏电和短路现象。
3、 谐波引起谐振
为了补偿无功功率和滤除谐波，常常需要并联电容器，或者设置电容器和电感器组成的滤波器。由于谐波频率高于工频频率，会使系统的感抗增加而容抗减小，有可能产生LC谐振。谐振放大了谐波电流，使电容器或电感器烧毁。来自日本的统计资料表明，由于谐波引起谐振造成损坏的电气设备中，电容器损坏的占40%，电感器损坏的占30%。
4、 谐波造成继电器误动作并影响电力测量
(1) 电力系统中的谐波将会使某些继电器和漏电保护开关产生误动作；
(2) 谐波对电压表、电流表和功率表等计量仪表的测量结果带来直接影响，特别是与收费有关的计量仪表的计量误差与人民生活和工业生产有着密切关系。
5、 谐波对IT设备的危害
在计算机机房中，大量使用PC机、服务器、交换机等整流滤波型非线性负载，它们向电网注入零序电流，使电网受到污染。反过来，电网的低功率因数会影响IT设备的正常运行。
6、 谐波干扰通信系统
电力系统传输功率可达丽级，而通信系统功率小到mW级，两者如此大的功率级差，导致电力系统中相对较小的不平衡音频谐波分量， 一旦耦合到通信线路上，可能在通信系统中产生很大的噪声。若在同一电网中存在多个中点接地，当有较大的零序谐波电流流过时，会严重干扰同一电网中的通信系统。噪声将降低通话的清晰度，甚至引起信号丢失。统计资料表明，25次以上的谐波分量达到一定的幅度时，就会对通信系统产生干扰，特别是与电力系统耦合紧密和对谐波干扰敏感的通信系统，在谐波的干扰下，极易产生工作失常。
为了保证电网不受或少受谐波的污染，以便对介入电网中的电气设备提供高质量的电能，国内外纷纷制定标准把电网的谐波电流和谐波电压限制在允许的范围内。对于治理电力电子装置对电网的谐波污染，除研发网侧高功率因数整流器以外，利用滤波装置吸收滤波源发出的谐波，也是一种抑制谐波的有效技术途径。
发明内容
本实用新型为解决现有技术中调谐滤波器电容器电抗器匹配不正确、电容器耐压不足和电抗器耐流不够等问题，而提供一种具有良好的电容器、电抗器匹配特性、电容器耐压和电抗器耐流特性的调谐滤波器。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是
4一种调谐滤波器，包括至少一组调谐电路，调谐电路包括电容器、与所述的电容器电连接的电抗器，在每组调谐电路中，电容器和电抗器的谐振频率小于系统的第n次谐波谐振频率，吸收部分谐波。 一般情况下，单调谐滤波器用于滤除某个奇次谐波，如要滤除几个奇次谐波，则要相应的用几个单调谐滤波器并联。这里，避免电容器和电抗器的谐振频率大于n次谐波谐振频率，主要是基于以下考虑由于谐振频率越高，元器件对匹配精度的要求就会随之加大，对工艺的要求也随之提高，因而，为避开n次谐波谐振频率点，和防止由于工艺误差导致电容器和电抗器的谐振频率与n次谐波谐振频率相同而产生谐振现象，只能选择电容器和电抗器的谐振频率小于n次谐波谐振频率。
作为优选，在调谐三次谐波的所述的调谐电路中，电抗器的电抗为电容器电抗的14.8%。在调谐五次谐波的调谐电路中，电抗器的电抗为电容器电抗的6%。根据国标规定，电力系统配电网的基波频率为50Hz，三次谐波频率为150Hz，五次谐波频率为250Hz。根据公式
V ￡计算，在三次谐波的调谐电路中，当电抗器的电抗值Xfl4.8。/。Xc时，fo=130Hz，小于三次谐波频率为150Hz;在五次谐波的调谐电路中，当电抗器的电抗值Xf6。/。Xc时，f0=204Hz，小于三次谐波频率为150Hz 。电容器与电抗器串联连接。
电容的耐压大于系统电压Vs、所述的电抗器(2)产生的压升VL以及谐波电压VH三者之和。在计算电容器耐压时，需考虑系统电压Vs、所串电抗器产生的压升Vt以及谐波电压VH，如果电容器耐压达不到要求，在长期过电压情况下，会加速电容器衰减，造成无功补偿不符合供电局的要求。
作为优选，在调谐三次谐波的调谐电路中，电抗器产生的压升VL为系统电压Vs的14. 8%。在调谐五次谐波的的调谐电路中，电抗器产生的压升VL为系统电压Vs的6。/。。由于在调谐三次、五次谐波的调谐电路中串接的电抗器分别取电容器电抗的14. 8%和6%，则在考虑电容器耐压时，应分别计入相应电抗器14. 8%和6%的压升。
作为优选，谐波电压VH为系统电压Vs的lO. 5%。这一设定是根据国标中对谐波电压的规定得出。
作为优选，在调谐三次谐波的调谐电路中，谐波电压VH为系统电压Vs的O. 3%;在调谐五次和七次谐波的调谐电路中，当系统电压Vs低于1000V时，谐波电压VH为系统电压Vs的5y。，当系统电压Vs高于1000V时，谐波电压VH为系统电压Vs的3%。这一设定是根据IEEE519中对谐波电压的相关规定得出。
作为优选，在调谐n次谐波的调谐电路中，电抗器的耐流为与电抗器电连接的电容器的耐压值Vn和调谐电路的阻抗Zn二者的商。当电力系统配电网中不存在谐波时，IfVs/Zh其 中Vs系统电压；当存在三次谐波时，I3=V3/Z3，五次和七次谐波的情况依此类推。 由于上述技术方案的采用，本实用新型具有以下优点
本实用新型正确的匹配了电抗器与电容器，避免了由于电容器耐压不足和电抗器耐流不 够而造成的严重后果，是一种具有良好的电容电感匹配特性、电容器耐压特性和电抗器耐流 特性的调谐滤波器，既可以补偿谐波，又可以补偿无功功率，具体的，当电网存在谐波时， 由电容器和电抗器串联组成的调谐滤波器在基波频率下为电力系统提供无功功率且不会放大 谐波；当谐波源设备产生谐波时，由电容器和电抗器串联组成的LC调谐滤波器对谐波形成低
阻抗回路，以吸收谐波，同时满足了电力系统对谐波和无功功率的要求。有效的净化了电网 污染，同时也提高了供电质量。
附图1是本实用新型一组调谐电路的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。 实施例l
一种调谐滤波器，包括至少一组调谐电路，调谐电路包括电容器、与电容器电连接的电
抗器，在每组调谐电路中，电容器和电抗器的谐振频率小于系统的第3次谐波谐振频率。电 容器与电抗器串联连接。电容的耐压大于系统电压Vs、电抗器产生的压升Vt以及谐波电压VH
三者之和。
在调谐三次谐波的调谐电路中，电抗器的电抗为电容器电抗的14.8%。相应的，电抗器 产生的压升VL为系统电压Vs的14. 8%。谐波电压VH为系统电压Vs的lO. 5%。电抗器的耐流为与 电抗器电连接的电容器的耐压值V3和调谐电路的阻抗Z3二者的商。
实施例2
一种调谐滤波器，包括至少一组调谐电路，调谐电路包括电容器、与电容器电连接的电 抗器，在每组调谐电路中，电容器和电抗器的谐振频率小于系统的第5次谐波谐振频率。电 容器与电抗器串联连接。电容的耐压大于系统电压Vs、电抗器产生的压升Vt以及谐波电压VH 三者之和。
在调谐五次谐波的调谐电路中，电抗器的电抗为电容器电抗的6%。相应的，电抗器产生
6的压升VL为系统电压Vs的6。/。。谐波电压VH为系统电压Vs的lO. 5%。电抗器的耐流为与电抗器电 连接的电容器的耐压值V5和调谐电路的阻抗Z5二者的商。 实施例3
在调谐三次谐波的调谐电路中，谐波电压VH为系统电压Vs的O. 3%。
在调谐五次和七次谐波的调谐电路中，当系统电压Vs低于1000V时，谐波电压VH为系统 电压Vs的5。/。，当系统电压Vs高于1000V时，谐波电压VH为系统电压Vs的3呢
权利要求1.一种调谐滤波器，其特征在于它包括至少一组调谐电路，所述的调谐电路包括电容器、与所述的电容器电连接的电抗器，在每组所述的调谐电路中，所述的电容器和电抗器的谐振频率小于系统的第n次谐波谐振频率。
2.根据权利要求l所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐三次谐波的所述的调谐电路中，所述的电抗器的电抗为所述的电容器电抗的14. 8%。
3.根据权利要求l所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐五次谐波的所述的调谐电路中，所述的电抗器的电抗为所述的电容器电抗的6%。
4.根据权利要求l所述的调谐滤波器，其特征在于所述的电容器与所述的电抗器串联连接。
5.根据权利要求4所述的调谐滤波器，其特征在于所述的电容的耐压大于系统电压VS、所述的电抗器产生的压升VL以及谐波电压VH三者之和。
6.根据权利要求5所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐三次谐波的所述的调谐电路中，所述的电抗器产生的压升VL为所述的系统电压VS的14. 8%。
7.根据权利要求5所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐五次谐波的所述的调谐电路中，所述的电抗器产生的压升VL为所述的系统电压VS的6呢。
8.根据权利要求5所述的调谐滤波器，其特征在于所述的谐波电压VH为所述的系统电压VS的IO. 5%。
9.根据权利要求5所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐三次谐波的所述的调谐电路中，谐波电压VH为系统电压VS的O. 3%;在调谐五次和七次谐波的所述的调谐电路中，当系统电压VS低于1000V时，谐波电压VH为系统电压VS的5。/。，当系统电压VS高于1000V时，谐波电压VH为系统电压VS的3% 。
10.根据权利要求l所述的调谐滤波器，其特征在于在调谐n次谐波的所述的调谐电路中，所述的电抗器的耐流为与所述的电抗器电连接的电容器的耐压值Vn和所述的调谐电路的阻抗Zn二者的商。
专利摘要一种调谐滤波器，包括至少一组调谐电路，调谐电路包括电容器、与所述的电容器电连接的电抗器，在每组调谐电路中，电容器和电抗器的谐振频率小于系统的第n次谐波谐振频率。本实用新型正确的匹配了电抗器与电容器，避免了由于电容器耐压不足和电抗器耐流不够而造成的严重后果，是一种具有良好的电容电感匹配特性、电容器耐压特性和电抗器耐流特性的调谐滤波器，同时满足了电力系统对谐波和无功功率的要求。有效的净化了电网污染，同时也提高了供电质量。
文档编号H02J3/18GK201417951SQ20092030345
公开日2010年3月3日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者万晓东, 李有财, 汪兴华, 沈善亚, 军 王 申请人:宁波市北仑港龙电器有限公司