专利名称：一种纯净电源以及由该纯净电源构成的综合滤波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源和滤波装置，特别是一种利用电磁、电力电子、自控技术实现的滤波、调压于一体的电源，以及由该纯净电源构成的电力系统综合滤波装置。属于电能质量改善技术领域。
背景技术：
电能质量中比较重要的两个指标电压的波动、电网电压或电流谐波。为提高电能质量、抑制电压波动、抑制电网谐波，传统的方法有(1)动态无功补偿，其是通过改变功率因数来改变输出电压，具有以下缺点和不足抑制电压波动的能力差、动态响应差、体积庞大；(2)逆变式稳压电源，其缺点与不足是输出功率小、电流波形差、谐波含量丰富。难以满足各种用电设备对交流电源的要求。
电力系统滤波装置目前使用的方法主要是两类一是经典的无源滤波，一类是现代有源滤波，其含并联有源和串联有源滤波。无源滤波的缺点是受自身器件材料的限制，谐波滤除能力差，另外易与系统发生谐振。有源滤波的缺点是装置复杂、成本高、可靠性低、容量较小。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点和不足，提供一种高电压、大功率、无谐波、输出电压稳定度高、结构合理的纯净电源。
本发明进一步的目的是提供一种含有纯净电源的，控制简单、可靠性高、谐波滤除率高、易于推广应用的电力系统综合滤波装置。
本发明纯净电源的技术解决方案是一种纯净电源，其特征是由自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元构成。其中，自动调压单元由自耦变压器、与自耦变压器相连的线性电感器以及与线性电感器相连的反并联的晶闸管或晶闸管阀组组成。滤波单元由线性电感器及与其串联的滤波电容组成，该部分并联连接在自耦变压器的输出侧。自动调压控制单元由输入、输出检测电路、比较电路、移相脉冲生成及控制电路、脉冲驱动电路、光纤驱动及接收电路组成，其中，光纤驱动及接收电路连接到晶闸管或晶闸管阀组的控制极上。
本发明纯净电源技术方案中所述的纯净电源可以是单相电路的纯净电源，由一套自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元组成。
本发明纯净电源技术方案中所述的纯净电源还可以是三相电路的纯净电源，由三套独立的自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元组成。
本发明综合滤波装置的技术解决方案是包括与电网侧连接的串联电抗器，与该串联电抗器连接的谐波吸收支路，其特征是所述的纯净电源的输入端与谐波吸收支路连接，输出端与负载连接。
本发明综合滤波装置技术解决方案中所述的谐波吸收支路可以是由一阶RLC串联支路并联而成。
本发明纯净电源自动调压单元中的自耦变压器为自耦升压绕制和接线形式。自耦变压器的公共端串联连接在线性电感器及晶闸管支路，通过改变晶闸管的导通角来改变线性电感器的电感值，使得线性电感器和晶闸管串联支路在与电容器并联后可呈现感抗、容抗或纯阻的性质，进而使输出电压与输入电压的比可大于1、小于1、等于1，达到稳压。
本发明纯净电源滤波单元由两部分构成(1)与自耦变压器并联的电容、电感支路；(2)与线性电感器及晶闸管串联支路并联的电容器。这两部分分别调谐到不同的谐波频率上，以吸收谐波分量。
本发明纯净电源自动调压控制单元，对输入、输出电压的取样检测采用直接检测或电压转换器检测，脉冲输出采用光纤隔离，使系统具有极高的安全性和很好的电磁兼容性、抗干扰性。
本发明纯净电源通过改变晶闸管的移相角可改变线性电感器的电感量，使线性电感器与电容器并联后可呈现三种性质的阻抗感性、容性和阻性。根据采样电路，检测到输出电压下降时，移相脉冲生成及控制电路增大移相控制角，线性电感器等效电感量增加，线性电感器与电容器并联支路呈感性，故输出电压升高；反之，检测到输出电压升高时，通过减少移相控制角使线性电感器与电容器并联支路呈容性，故输出电压下降，从而实现自动调压的功能。本发明纯净电源可以是单相纯净电源，也可以是三相纯净电源，主要用于滤波、调压于一体的电源。
本发明综合滤波装置的串联电抗器的两端，一端接电网系统侧，另一端接谐波吸收支路。谐波吸收支路系针对非线性负载的谐波次数而定，由几个一阶RLC串联支路并联而成，连接于自动调压单元的输入端上。纯净电源的输入端与谐波吸收支路连接，输出端与负载连接。
串联电抗器的作用在于提高系统的阻抗，使非线性负载产生的谐波电流被阻断，通过谐波吸收支路流走。谐波吸收支路的作用在于吸收非线性负载产生的谐波电流，由于该支路R、L、C支路并联而成，每一个串联支路对应一个谐波频率或一个频段，使其在该频率或频段下阻抗最小，使谐波电流流过。考虑到串联电抗器在阻断谐波的同时对基波分量也有一定的压降，故采用纯净电源，使串联电抗器对基波分量产生的压降提升起来，使负载电压得到稳定。滤波就是这样完成的。
三相电路可由上述三个单相电路组合而成。
本发明综合滤波装置主要用于电力系统电能质量改善。
图1为本发明纯净电源单相纯净电源电路图；图2为图1单相纯净电源电路图中自动调压控制单元的电路框图；图3为本发明纯净电源三相纯净电源电路图；图4为本发明综合滤波装置电路图。
具体实施例方式
本发明纯净电源单相纯净电源电路如图1、图2所示。纯净电源电路由自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元1、2构成。自动调压单元由自耦变压器T1、线性电感器L1、晶闸管KP1、KP2、电容器C2组成。滤波单元由线性电感器L2、电容器C1、电容器C2组成。自动调压控制单元1、2由输入、输出检测电路3、4、比较电路5、移相脉冲生成电路7、移相控制电路6、脉冲驱动电路8、光纤驱动电路9和光纤接收电路1组成。
改变晶闸管KP1、KP2的移相角可改变线性电感器L1的电感量，使线性电感器L1与电容器C2并联后可呈现三种性质的阻抗感性、容性和阻性。根据输入、输出检测3、4，检测到输出电压下降时，移相控制电路6增大移相控制角，线性电感器L1等效电感量增加，线性电感器L1与电容器C2并联支路呈感性，故输出电压升高；反之，检测到输出电压升高时，通过减少移相控制角使线性电感器L1与电容器C2并联支路呈容性，故输出电压下降，从而实现自动调压的功能。响应时间20ms-30ms，稳压精度可达到±1％。
本发明纯净电源三相纯净电源电路如图3所示。由三套独立的自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元组成，每套独立的自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元与图1、图2中所示的相同。按照星形接法联接组合成三相纯净电源。A相、B相、C相为三相输入端，R相、S相、T相为三相输出端，N为公共端。A相与图1中对应相同。B相由自耦变压器T2、线性电感器L3、晶闸管KP3、KP4、线性电感器L4、电容器C3、电容器4、自动调压控制单元10、11组成。C相由自耦变压器T3、线性电感器L5、晶闸管KP5、KP6、线性电感器L6、电容器C5、电容器6、自动调压控制单元12、13组成。其中，自动调压控制单元1、2与自动调压控制单元10、11、12、13对应相同。
本发明综合滤波装置电路如图4所示。本发明综合滤波装置由串联电抗器L7、谐波吸收支路、纯净电源构成。
串联电抗器L7的两端，一端接电网系统14侧，另一端接谐波吸收支路。谐波吸收支路系针对非线性负载的谐波次数而定，由三个一阶RLC串联支路C7、L8、C8、L9、C9、L10并联而成，连接于纯净电源的输入端上，纯净电源的输出接于非线性负载15。
串联电抗器L7的作用在于提高系统的阻抗，使非线性负载产生的谐波电流被阻断，通过谐波吸收支路流走。谐波吸收支路的作用在于吸收非线性负载15产生的谐波电流，由于该支路由三个R、L、C串联支路并联而成，每一个串联支路对应一个谐波频率或一个频段，使其在该频率或频段下阻抗最小，使谐波电流流过。考虑到串联电抗器L7在阻断谐波的同时对基波分量也有一定的压降，故采用纯净电源，使串联电抗器L7对基波分量产生的压降动态提升起来，使负载电压得到稳定。滤波就是这样完成的。本发明综合滤波装置三相电路由三个单相组合而成。
权利要求
1.一种纯净电源，其特征是由自动调压单元、滤波单元、自动调压控制单元构成；其中，自动调压单元由自耦变压器(T1)、与自耦变压器(T1)相连的线性电感器(L1)以及与线性电感器(L1)相连的反并联的晶闸管或晶闸管阀组(KP1、KP2)组成；滤波单元由线性电感器(L2)及与其串联的滤波电容(C1、C2)组成，该部分并联连接在自耦变压器(T1)的输出侧；自动调压控制单元由输入、输出检测电路(3、4)、比较电路(5)、移相脉冲生成及控制电路(6、7)、脉冲驱动电路(8)、光纤驱动及接收电路(9、1)组成，其中，光纤驱动及接收电路(9、1)连接到晶闸管或晶闸管阀组(KP1、KP2)的控制极上。
2.根据权利要求1所述的一种纯净电源，其特征是所述的纯净电源是单相电路的纯净电源，由一套自动调压单元(T1、L1、KP1、KP2)、滤波单元(L2、C1、C2)、自动调压控制单元(2、1)组成。
3.根据权利要求1所述的一种纯净电源，其特征是所述的纯净电源是三相电路，由三套独立的自动调压单元(T1、L1、KP1、KP2、T2、L3、KP3、KP4、T3、L5、KP5、KP6)、滤波单元(L2、C1、C2、L4、C3、C4、L6、C5、C6)、自动调压控制单元组成(2、1、11、10、13、12)。
4.一种由权利要求1、2或3所述的纯净电源构成的综合滤波装置，包括与电网侧连接的串联电抗器(L7)，与该串联电抗器(L7)连接的谐波吸收支路(C7、L8、C8、L9、C9、L10)，其特征是所述的纯净电源的输入端与谐波吸收支路(C7、L8、C8、L9、C9、L10)连接，输出端与负载连接。
5.根据权利要求4所述的综合滤波装置，其特征是所述的谐波吸收支路(C7、L8、C8、L9、C9、L10)由一阶RLC串联支路并联而成。
全文摘要
本发明的名称为一种纯净电源以及由该纯净电源构成的综合滤波装置。属于电能质量改善技术领域。主要是提供无谐波、稳压的纯净电源和含有纯净电源的综合滤波装置。它的主要特征是纯净电源由自耦变压器、与自耦变压器相连的线性电感器以及与线性电感器相连的反并联的晶闸管或晶闸管阀组、线性电感器及与其串联的滤波电容、输入、输出检测电路、比较电路、移相脉冲生成及控制电路、脉冲驱动电路、光纤驱动及接收电路组成，光纤驱动及接收电路连接到晶闸管的控制极上综合滤波装置由串联电抗器、与该串联电抗器连接的谐波吸收支路，与谐波吸收支路连接的纯净电源构成。主要用于滤波、调压于一体的电源和电力系统电能质量改善。
文档编号H03H7/01GK1581630SQ0312527
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月13日 优先权日2003年8月13日
发明者薛建科, 陈建国, 张德荣 申请人:湖北追日电气设备有限公司