一种实现谐波功率变换的有效方法以及电路技术

本发明专利技术公开了一种实现谐波功率变换电路，包括谐振型谐波电流变换器，所述谐振型谐波电流变换器的输入端与电网连接，且谐振型谐波电流变换器的输出端与用户负载电性连接。本发明专利技术采用LC大功率调谐的方法，从电网中出来独立提取谐波成分及其能量，并输出有效功率，其效率最高、损耗最小、原理最简单、便捷；而且本发明专利技术并在消除谐波干扰的同时，将谐波功率变废为宝，成为当前电力节能领域中的一个有实际价值的新应用。

【技术实现步骤摘要】
一种实现谐波功率变换电路以及有效方法
本专利技术属于电网
，更具体地说，尤其涉及一种实现谐波功率变换电路。同时，本专利技术还涉及一种实现谐波功率变换的有效方法。
技术介绍
谐波是指一些频率为基波频率整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。这个分量一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。由于正弦电压加压于非线性负载，当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。主要的非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。在理想情况下,供电系统应该提供具有正弦波形的电压,但在实际中供电电压的波形会由于谐波的影响而偏离正弦波形,出现非正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解为一个直流分量、基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。sinω1t项称为基波,在电网中就是工频的周期,其他各项均称为谐波,sin3ω1t就是3次谐波,sin5ω1t就是5次谐波等等，这些都称之为高次谐波。谐波的产生主要有电网配电系统中的变压器。变压器是谐波的重要来源。变压器本身由于器件构造的因素，导致变压器本身就会产生大量的谐波分量。这个谐波分量会由整个电网传输系统中的变压器进行集聚，最后形成一个很大的谐波分量，影响很大。另外一个原因，电网配电系统中的用户设备。所有的电气设备引起性质和特性不一，必然带来不同程度的谐波分量，虽然单个用户设备的谐波分量极低，但是整个配电网络中，用户设备极多，所有的谐波分量叠加之后就是一个非常大的谐波。由于谐波的作用,导致的影响主要是：降低供配电及用电设备的效率；增加电网损失；缩短电气设备的使用期限；通信干扰；设备不安全运行等。更严重的影响是可能引起电网发生谐振，使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂等。随着电网中用电器的大量增加，其本身在电网中所产生的高于50HZ的谐波干扰成分也不断增加。在对同网的其它电器和供电设施产生干扰的同时，使供电线路与设备产生大量热量形成火灾隐患，并严重影响电网的安全稳定运行。如何在消除谐波干扰的同时，将谐波功率从电网中单独提取出来变废为宝，成为当今电力节能领域中的一个有实际价值的课题。目前还没有相关的较为系统的成熟方案和探索。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种实现谐波功率变换电路以及有效方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种实现谐波功率变换电路，包括谐振型谐波电流变换器，所述谐振型谐波电流变换器的输入端与电网连接，且谐振型谐波电流变换器的输出端与用户负载电性连接。优选的，所述谐振型谐波电流变换器包括调谐电感、调谐电容和输出电感。优选的，所述谐振型谐波电流变换器分成三种线路形式，即电流并联谐振型谐波电压变换器；电压串联谐振型谐波电流变换器；混合型多谐振环谐波功率变换器。本专利技术还提供一种实现谐波功率变换的有效方法，包括如下步骤：S1、如果现场谐波电流为感性负载产生，则为电流型谐波，需将谐振型谐波电流变换器电路串联在用户负载与电网间；S2、当一定功率的谐波电流或者电压通过谐波电流变换器并联或者串联到谐振电路，且谐波频率等于电路固有频率时，在该电路中产生电流谐振或者电压谐振，从而起到消除谐波的作用；S3、谐波在该电路中产生谐振时，吸收的谐波功率最大，调谐电感两端所呈现的高电压是全部谐波能量的转化，并将其传递给输出电感，形成变换器输出电压，供再生利用；S4、输出电感起到将谐振型谐波电流变换器并联谐振电路与外界隔离的作用，以保障谐振性能不受影响；S5、调节调谐电感、调谐电容的量值，对不同频率的谐波进行吸收和功率输出，对于拓宽该变换器的使用范围起到了重要作用。优选的，S2的具有步骤如下：当一定功率的谐波电流通过调谐电感和调谐电容并联谐振电路，且谐波频率等于电路固有频率时，在该电路中产生电流谐振，致使谐波能量转化成高压呈现在调谐电感两端，同时形成最高阻抗，阻断了谐波继续流向电网的通道，从而起到消除谐波的作用。优选的，S2的具有步骤如下：当一定功率的谐波电压施加到谐振型谐波电流变换器串联谐振电路两端，且谐波频率等于电路固有频率时，在该电路中产生电压谐振，致使谐波电压能量转化成通过调谐电感与调谐电容串联回路中的大电流，同时调谐电感与调谐电容串联回路两端对该谐波呈现低阻抗状态，并接近零；为此短路了容性负载对电网所施加的谐波电压，起到了消除谐波的作用。本专利技术的技术效果和优点：本专利技术提供的一种实现谐波功率变换电路以及有效方法，与传统技术相比，本专利技术采用LC大功率调谐的方法，从电网中出来独立提取谐波成分及其能量，并输出有效功率，其效率最高、损耗最小、原理最简单、便捷；而且本专利技术并在消除谐波干扰的同时，将谐波功率变废为宝，成为当前电力节能领域中的一个有实际价值的新应用。附图说明图1为本专利技术的第一实施例非隔离式输出原理图；图2为本专利技术的第一实施例隔离式输出原理图；图3为本专利技术的第一实施例全隔离式输出原理图；图4为本专利技术的第二实施例隔离式输出原理图；图5为本专利技术的第三实施例隔离式输出原理图。图6为本专利技术的原理框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一实施例本实施例提供如图1-3的一种实现谐波功率变换电路，其为电流并联谐振型谐波电压变换器；元器件组成与线路形式：元器件组成：Lr-调谐电感，Cr-调谐电容，Lo-输出电感；物理量解释：Ih-负载所产生的谐波电流，IL—负载电流；线路形式：由调谐电感Lr与调谐电容Cr并联构成LC并联谐振电路，在调谐电感Lr两端接联输出电感Lo。LC并联谐振电路在变压器副边。本实施例还提供一种实现谐波功率变换的有效方法，包括如下步骤：S1、如果现场谐波电流为感性负载(如日光灯的镇流器、空调、冰箱等)产生，则为电流型谐波。需将LC电路串联在负载与电网间。S2、当一定功率的谐波电流通过LrCr并联谐振电路，且谐波频率等于或接近电路固有频率时，在该电路中产生电流谐振，致使谐波能量转化成高压呈现在Lr两端，同时形成最高阻抗，阻断了谐波继续流向电网的通道，从而起到消除谐波的作用；S3、此外，谐波在该电路中产生谐振时，吸收的谐波功率最大；调谐电感Lr两端所呈现的高电压几乎是全部谐波能量的转化，并将其传递给输出电感Lo，形成变换器输出电压Uo，供再生利用。输出电感Lo起到将LC并联谐振电路与外界隔离的作用，以保障谐振性能不受影响；S4、可调节Lr、Cr的量值，对不同频率的谐波进行吸收和功率输出，对于拓宽该变换器的使用范围起到了重要作用。对于电流并联谐振型谐波电压变换器，形成最高阻抗阻断谐波流向电网的通道，起到消除谐波的作用。第二实施例本实施例提供如图4的一种实现谐波功率变换电路，其为电压串联谐振型谐波电流变换器：元器件组成：Lr-隔离式耦合调谐电感，Cr-调谐电容，Lo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现谐波功率变换电路，包括谐振型谐波电流变换器，其特征在于：所述谐振型谐波电流变换器的输入端与电网连接，且谐振型谐波电流变换器的输出端与用户负载电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种实现谐波功率变换电路，包括谐振型谐波电流变换器，其特征在于：所述谐振型谐波电流变换器的输入端与电网连接，且谐振型谐波电流变换器的输出端与用户负载电性连接。2.根据权利要求1所述的一种实现谐波功率变换电路，其特征在于：所述谐振型谐波电流变换器包括调谐电感、调谐电容和输出电感。3.根据权利要求1所述的一种实现谐波功率变换电路，其特征在于：所述谐振型谐波电流变换器分成三种线路形式，即电流并联谐振型谐波电压变换器；电压串联谐振型谐波电流变换器；混合型多谐振环谐波功率变换器。4.一种权利要求1所述的实现谐波功率变换的有效方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、如果现场谐波电流为感性负载产生，则为电流型谐波，需将谐振型谐波电流变换器电路串联在用户负载与电网间；S2、当一定功率的谐波电流或者电压通过谐波电流变换器并联或者串联到谐振电路，且谐波频率等于电路固有频率时，在该电路中产生电流谐振或者电压谐振，从而起到消除谐波的作用；S3、谐波在该电路中产生谐振时，吸收的谐波功率最大，调谐电感两端所呈现的高电压是全部谐波能量的转化，并将其传递给输出电感，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲，
申请(专利权)人：上海睿源电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31