一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及諧波抑制與利用領(lǐng)域，特別涉及一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及系統(tǒng)中非線(xiàn)性負(fù)荷的不斷增加，電力系統(tǒng)受到的“諧波污染”越來(lái)越嚴(yán)重。日本國(guó)內(nèi)的調(diào)查研宄表明，電網(wǎng)諧波約有40%來(lái)自于商業(yè)、居民用電系統(tǒng)。諧波不僅會(huì)降低供配電和用電設(shè)備的效率，縮短電氣設(shè)備的壽命，容易引起各種故障。還會(huì)增加電網(wǎng)的網(wǎng)損，使得電網(wǎng)和用電設(shè)備之間存在著諧波畸變功率的交換，降低電網(wǎng)的功率因數(shù)，導(dǎo)致電能的生產(chǎn)、傳輸和利用效率降低，增大供電部門(mén)的經(jīng)濟(jì)損失。此外諧波還會(huì)對(duì)測(cè)量?jī)x器、計(jì)量?jī)x表等產(chǎn)生不同程度的影響。電能計(jì)量是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)，它不僅關(guān)系著電力生產(chǎn)部門(mén)的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和直接經(jīng)濟(jì)效益，而且還直接、間接的關(guān)系著整個(gè)國(guó)計(jì)民生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]目前的諧波治理技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的治理裝置是無(wú)源濾波器。通常在諧波源附近裝設(shè)無(wú)源濾波裝置就近吸收諧波，進(jìn)行治理，從而將部分諧波電流濾除掉，使其不會(huì)流入到電力系統(tǒng)中去，并保證這些非線(xiàn)性負(fù)載的正常運(yùn)行，但它只能吸收特定次數(shù)的諧波，動(dòng)態(tài)性能不好。而有源濾波器的濾波性能不會(huì)受到系統(tǒng)阻抗和系統(tǒng)頻率波動(dòng)的影響，也不會(huì)和系統(tǒng)阻抗之間發(fā)生串、并聯(lián)諧振。雖然有源濾波器克服了無(wú)源濾波器固有缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)諧波，是電網(wǎng)諧波治理的有效手段，然而安裝這種濾波器需增加設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，且當(dāng)設(shè)備需要抑制諧波幅值愈高，其投資和運(yùn)行費(fèi)用也愈高。
[0004]電網(wǎng)中的諧波雖然造成了電網(wǎng)功率的冗余和能量損耗，但其本身也是一種能源，如果能改變傳統(tǒng)治理諧波時(shí)將其濾除的方式，轉(zhuǎn)而將諧波電能分離出來(lái)，以便提取利用，這樣能既克服諧波在電網(wǎng)中的損耗、改善電能質(zhì)量又能實(shí)現(xiàn)電能的高效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問(wèn)題進(jìn)行考慮，本實(shí)用新型針對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)中存在大量非線(xiàn)性負(fù)載，使電網(wǎng)產(chǎn)生了不容忽視的諧波，造成電能質(zhì)量的下降和能量損耗等問(wèn)題而設(shè)計(jì)了一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，將電網(wǎng)中的諧波分量提取利用，減少諧波危害，實(shí)現(xiàn)能量的再利用。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，包括諧波分離單元、整流濾波單元、用電器、分壓電路、電源管理單元、電流互感器、功率檢測(cè)單元和顯示單元，其中所述諧波分離單元的輸入端連接電網(wǎng)中的三相線(xiàn)，諧波分離單元的輸出端與整流濾波單元的輸入端連接，整流濾波單元的輸出端連接用電器的輸入端，電流互感器串聯(lián)到整流濾波單元和用電器之間，電源管理單元和分壓電路的輸入端并聯(lián)到用電器的輸入端，電流互感器和分壓電路的輸出端分別與功率檢測(cè)單元的輸入端連接，電源管理單元的輸出端與功率檢測(cè)單元的電源端連接，顯示單元的電源端連接電源管理單元的輸出端，顯示單元的輸入端連接功率檢測(cè)單元的輸出端。
[0007]具體地，所述諧波分離單元中包括將電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行提取分離的互感線(xiàn)圈。
[0008]更進(jìn)一步，所述整流濾波單元使用三相整流橋。諧波分離單元為三個(gè)，分別連接到電網(wǎng)中的A、B、C三相線(xiàn)。三個(gè)諧波分離單元分別使用金屬殼或金屬網(wǎng)隔離。
[0009]為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的裝置，本裝置應(yīng)當(dāng)安裝在靠近變頻設(shè)備、UPS、開(kāi)關(guān)電源等諧波源的電網(wǎng)中，使裝置能正常穩(wěn)定地運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)更為可觀(guān)的實(shí)際效益。
[0010]本實(shí)用新型利用分壓電路將大電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓信號(hào)，利用電流互感器將大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為低量程電信號(hào)，根據(jù)理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量，為DSP選擇一種十分精確的算法計(jì)算用電裝置獲得的功率，便于根據(jù)實(shí)際環(huán)境調(diào)節(jié)裝置參數(shù)，監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]本實(shí)用新型的裝置可以通過(guò)附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型針對(duì)一相電路諧波利用和功率檢測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖中諧波分離單元；2_互感線(xiàn)圈；3_整流濾波單元；4_用電器；5_分壓電路；6-電源管理單元；7_電流互感器；8_功率檢測(cè)單元；9_顯示單元。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]參見(jiàn)圖3，一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，包括諧波分離單元1、整流濾波單元3、用電器4、分壓電路5、電源管理單元6、電流互感器7、顯示單元9和功率檢測(cè)單元8，其中所述諧波分離單元I的輸入端連接電網(wǎng)中的三相線(xiàn)，諧波分離單元I的輸出端與整流濾波單元3的輸入端連接，整流濾波單元3的輸出端連接用電器4的輸入端，電流互感器7串聯(lián)到整流濾波單元3和用電器4之間，電源管理單元6和分壓電路5的輸入端并聯(lián)到用電器4的輸入端，電流互感器7和分壓電路5的輸出端分別與功率檢測(cè)單元8的輸入端連接，電源管理單元6的輸出端與功率檢測(cè)單元8的電源端連接，顯示單元9的電源端連接電源管理單元6的輸出端，顯示單元9的輸入端連接功率檢測(cè)單元8的輸出端。
[0018]參見(jiàn)圖1，所述諧波分離單元I中包括將電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行提取分離的互感線(xiàn)圈2。諧波提取電路通過(guò)串聯(lián)適當(dāng)阻值的琺瑯電阻，調(diào)節(jié)濾波品質(zhì)因數(shù)，改善諧波提取效果。
[0019]對(duì)于三相電網(wǎng)，其諧波提取電路如圖2所示，各相電路分別使用獨(dú)立的諧波分離單元I后，通過(guò)三相整流電路獲得方便利用的直流電，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的整流后可為直流用電器4和功率檢測(cè)單元8提供電能。電源管理單元6的輸入端與整流濾波單元3的輸出端連接，由此還可實(shí)現(xiàn)裝置脫離外部電源工作。
[0020]所述整流濾波單元3使用三相整流橋。使用自帶散熱SQLF50A三相橋式整流器，使用該三相整流器可以在輸出25A直流電的環(huán)境下穩(wěn)定工作，而且無(wú)需強(qiáng)制風(fēng)冷，減少系統(tǒng)的能量損耗。
[0021]電流互感器7采用精確級(jí)為0.2的LMK-0.66，通過(guò)該電流互感器將整流濾波單元輸出的電流值，轉(zhuǎn)換到可以直接測(cè)量的電壓信號(hào)。
[0022]功率測(cè)量單元8核心采用DSP芯片F(xiàn)28027，使用50MHz外部晶振提供震蕩，具有速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。芯片集成了 4個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將兩個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器引腳分別連接到電流互感器7、分壓電路5的輸出端，測(cè)量?jī)烧唠妷?，在DSP內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算獲得當(dāng)前用電器消耗功率，并通過(guò)LED顯示屏1206顯示出來(lái)。DSP內(nèi)部的計(jì)算采用本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，不是本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)所在，次數(shù)不再贅述。
[0023]分壓電路Rl采用兆歐級(jí)電阻，使15〈R1/R2〈2。
[0024]互感線(xiàn)圈2按照2: I進(jìn)行繞制，裝置輸出端可以驅(qū)動(dòng)額定電壓為50V/150W直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0025]由于諧波提取裝置產(chǎn)生較大磁場(chǎng)，各相諧波分離互感線(xiàn)圈2之間會(huì)相互干擾，同時(shí)會(huì)對(duì)電流互感器7和功率測(cè)量單元8的正常工作產(chǎn)生一定影響，需要使用金屬殼或金屬網(wǎng)隔離各個(gè)諧波分離單元。
[0026]參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型的處理過(guò)程如下:通過(guò)諧波分離單元從電網(wǎng)中分離出目標(biāo)諧波，經(jīng)過(guò)整流濾波單元將無(wú)法利用的各次諧波調(diào)整為可以利用的直流電，并直接為用電器供電，電流互感器和分壓電路分別將電壓值和電流值按照一定比例縮小到功率測(cè)量單元的量程范圍內(nèi)，功率測(cè)量單元根據(jù)輸入計(jì)算出用電器的實(shí)際消耗功率，功率值可由液晶顯示屏顯示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:包括諧波分離單元(1)、整流濾波單元(3)、用電器(4)、分壓電路(5)、電源管理單元(6)、電流互感器(7)和功率檢測(cè)單元(8)，其中所述諧波分離單元(I)的輸入端連接電網(wǎng)中的三相線(xiàn)，諧波分離單元(I)的輸出端與整流濾波單元(3)的輸入端連接，整流濾波單元(3)的輸出端連接用電器(4)的輸入端，電流互感器(7)串聯(lián)到整流濾波單元(3)和用電器(4)之間，電源管理單元(6)和分壓電路(5)的輸入端并聯(lián)到用電器(4)的輸入端，電流互感器(7)和分壓電路(5)的輸出端分別與功率檢測(cè)單元(8)的輸入端連接，電源管理單元(6)的輸出端與功率檢測(cè)單元(8)的電源端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:還包括顯示單元(9 )，所述顯示單元(9 )的電源端連接電源管理單元(6 )的輸出端，顯示單元(9 )的輸入端連接功率檢測(cè)單兀(8)的輸出?而。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:所述諧波分離單元(I)中包括將電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行提取分離的互感線(xiàn)圈(2 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:所述整流濾波單元(3)使用三相整流橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:所述諧波分離單元(I)為三個(gè)，分別連接到電網(wǎng)中的Α、B、C三相線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，其特征在于:所述三個(gè)諧波分離單元(I)分別使用金屬殼或金屬網(wǎng)隔離。
【專(zhuān)利摘要】針對(duì)電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的能量損耗和對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生的危害，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電網(wǎng)諧波能量利用裝置，包括諧波分離單元、整流濾波單元、用電器、電流互感器、電源管理單元、用電功率測(cè)量單元、分壓電路和顯示單元；通過(guò)利用互感線(xiàn)圈建立諧波低阻抗通道分離電網(wǎng)諧波分量，經(jīng)過(guò)整流濾波為直流用電器提供電能，實(shí)現(xiàn)諧波的治理與再利用，同時(shí)采用得到的電能驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置工作狀態(tài)。
【IPC分類(lèi)】H02J17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204517511
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520245952
【發(fā)明人】韓升, 張占龍, 左磊, 黃松渝
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日