CN108512236A - 一种换相开关和三相滤波装置 - Google Patents

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耿双双
张彩玲
马耀磊
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Abstract

本发明提供一种换相开关和三相滤波装置，换相开关包括三个输入接口和一个输出接口，各输入接口用于分别对应连接三相线路中的各相，输出接口用于连接负载；各输入接口分别通过相应的开关连接输出接口；各输入接口分别连接有相应的阻容电路，阻容电路的其中一端用于接地，另一端连接相应的输入接口；各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。本发明所提供的技术方案，在对换相开关中各相进行滤波处理时，每相线路中不需要串联设置多个阻容电路，能够解决在消除换相开关中谐波时，电路设计复杂的问题。

Description

一种换相开关和三相滤波装置
技术领域
本发明属于换相开关滤波技术领域，具体涉及一种换相开关和三相滤波装置。
背景技术
在电力***中，由于三相负荷分配不合理等原因，经常会出现三相所接负载不平衡的现象，进而导致三相输出的电流不平衡。在三相四线制的供电***中，由于用户较为分散，线路较长，如果三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗：当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小。当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时，不论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。
目前解决三相不平衡常用的方式，是采用换相开关，将负荷较重线路中的负荷切除，连接到负荷较轻的线路中。
换相开关能够解决由于三相负荷分配不合理而导致的三相不平衡，但是在换相开关工作时很容易产生谐波，谐波对电力***运行的安全性和稳定性都存在较大的威胁。传统的滤波电路为LC串联电路，虽然LC串联电路能够滤波，但是每个LC串联电路所消除谐波的次数是固定的，如果要消除电路中的3、5、7次等谐波，需要设置多组LC串联电路，如此便增加了电路设计的复杂程度和制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换相开关和三相滤波装置，用于解决现有技术中在消除换相开关中谐波时，电路设计复杂的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种换相开关，包括三个输入接口和一个输出接口，各输入接口用于分别对应连接三相线路中的各相，输出接口用于连接负载；各输入接口分别通过相应的开关连接输出接口；
各输入接口分别连接有相应的阻容电路，阻容电路的其中一端用于接地，另一端连接相应的输入接口；各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。
本发明所提供的技术方案，在换相开关的三相线路中均设置有阻容电路，阻容电路由一个电阻和两个电容模块并联而成，且两个电容的容值不同，如此便能够消除线路中的高频干扰和低频干扰。本发明所提供的技术方案，在对换相开关中各相进行滤波处理时，每相线路中不需要串联设置多个阻容电路，能够解决在消除换相开关中谐波时，电路设计复杂的问题。
作为对第二电容模块的进一步改进，所述第二电容模块由至少两个电容器串联而成。
作为对换相开关的进一步改进，所述输出接口连接有相应的阻容电路。
为了消除三相开关所产生的电磁干扰，作为对换相开关中三相线路的进一步改进，所述共模单元包括环形铁芯，环形铁芯上设置有三个电感线圈，各电感线圈共模式绕在环形铁芯上；三个电感线圈分别设置在三个输入接口连接输出接口的线路上。
作为对各相线路的进一步改进，为了保证对线路的滤波效果，各输入接口连接输出接口的线路上分别设置有两个相应的阻容电路，各线路上的阻容电路分别设置在相应电感线圈的两端。
作为对换相开关的进一步改进，为了方便对换相的控制，各输入接口与输出接口之间设置的开关均为可控开关。
一种三相滤波装置，包括环形铁芯，环形铁芯上设置有三个电感线圈，各电感线圈共模式绕在环形铁芯上，且各电感线圈分别设置有用于连接三相线路中相应相的接口；每个电感线圈分别设置有对应的阻容电路，阻容电路的其中一端连接相应的电感线圈，另一端用于接地；
各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。
作为对各相线路的进一步改进，为了保证对线路的滤波效果，每个电感线圈的两端分别设置有一个阻容电路。
作为对第二电容模块的进一步改进，所述第二电容模块由至少两个电容器串联而成。
附图说明
图1为换相开关实施例中换相开关的电路原理图；
图2为换相开关实施例中三相线路中线圈共模设置的原理图；
图3为换相开关实施例中各阻容电路的结构原理图；
图4为换相开关实施例中输出线路设置主动阻容电路的结构原理图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种换相开关和三相滤波装置，用于解决现有技术中在消除换相开关中谐波时,电路设计复杂的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种换相开关，包括三个输入接口和一个输出接口，各输入接口用于分别对应连接三相线路中的各相，输出接口用于连接负载；各输入接口分别通过相应的开关连接输出接口；
各输入接口分别连接有相应的阻容电路，阻容电路的其中一端用于接地，另一端连接相应的输入接口；各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
换相开关实施例：
本实施例提供一种换相开关，其中设置有三个输入接口和一个输出接口，各输入接口分别通过相应的开关连接输出接口；换相开关根据各相的负荷量选择供电线路，实现对三相线路负载平衡的调节；并且在换相开关中设置有滤波装置，用于消除谐波对电网的瞬间冲击。
本实施例所提供的换相开关，其结构如图1所示，包括三个输入接口和一个输出接口，其中第一输入接口用于连接A相线路，第二输入接口用于连接B相线路，第三输入接口用于连接C相线路，输出接口用于连接负载的输出接口。各输入接口与输出接口分别通过相应的线路相连接，并且在各输入接口连接输出接口的线路上分别设置有相应的切换开关KA、KB、和KC。当输出线路上连接负载时，选择三相线路中负载较轻的线路，并控制该线路上的切换开关闭合，实现对三相线路负载的平衡调节，解决配变三相负荷不平衡的问题。
为了消除线路中谐波的干扰，在换相开关中还设置有滤波装置，滤波装置的结构如图2所示，包括第一电感线圈1、第二电感线圈2、第三电感线圈3和电感铁芯4，第一电感线圈1、第二电感线圈2和第三电感线圈3采用共模的方式设置在电感铁芯4上。第一电感线圈1设置在第一输入接口连接输出接口的线路中，第二电感线圈2设置在第二输入接口连接输出接口的线路中，第三电感线圈3设置在第三输入接口连接输出接口的相线路中。三相线路的共模设置，用于消除线路所产生的电磁干扰。
滤波装置还包括第一阻容电路5、第二阻容电路6、第三阻容电路7、第四阻容电路8、第五阻容电路9和第六阻容电路10。各阻容电路与各电感线圈之间的连接方式为：第一阻容电路5和第二阻容电路6的其中一端分别连接在第一电感线圈1两端，组成π型滤波电路，另一端接地；第三阻容电路7和第四阻容电路8的其中一端分别连接在第二电感线圈2两端，组成π型滤波电路，另一端接地；第五阻容电路9和第六阻容电路10的其中一端分别连接在第三电感线圈3的两端，组成π型滤波电路，另一端接地。
本实施例中第一阻容电路5、第二阻容电路6、第三阻容电路7、第四阻容电路8、第五阻容电路9和第六阻容电路10的结构都相同，本实施例中以第一阻容电路5为例，对各阻容电路的结构和工作原理进行说明：
第一阻容电路5的结构如图3所示，包括电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3，电容C2和电容C3串联，然后与电阻R1和电容C1并联。电容C2和C3串联之后的容值远小于电容C1的容值，串联的电容C2和C3不仅起到滤波效果，还能够消除电网涌流的瞬间冲击。根据电路理论可知，电容的容量越小容抗越大，当线路中存在高频脉冲时，电容C1的容抗变得很小，相当于冲击被电容C1瞬间吸收；当线路中存在低频脉冲时，电容C2和电容C3的容抗较小，能够将低频脉冲吸收，从而在实现换相的同时实现滤波。
本实施例中为了增强对换相开关的滤波效果，在输出线路上连接有第七阻容电路11，第七阻容电路11的其中一端连接输出线路，另一端接地，如图4所示。
本实施例中，第二电容模块包括两个串联的电容器；作为其他实施方式，第二电容模块可以采用一个电容，该电容的容值与电容C2和C3串联后的容值相同。
滤波装置实施例：
本实施例提供一种三相滤波装置，其结构和工作原理与上述换相开关实施例中的滤波装置相同，该滤波装置已在上述换相开关实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。

Claims (9)

1.一种换相开关，包括三个输入接口和一个输出接口，各输入接口用于分别对应连接三相线路中的各相，输出接口用于连接负载；各输入接口分别通过相应的开关连接输出接口；
其特征在于，各输入接口分别连接有相应的阻容电路，阻容电路的其中一端用于接地，另一端连接相应的输入接口；各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。
2.根据权利要求1所述的一种换相开关，其特征在于，所述第二电容模块由至少两个电容器串联而成。
3.根据权利要求1所述的一种换相开关，其特征在于，所述输出接口连接有相应的阻容电路。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种换相开关，其特征在于，还包括共模单元，所述共模单元包括环形铁芯，环形铁芯上设置有三个电感线圈，各电感线圈共模式绕在环形铁芯上；三个电感线圈分别设置在三个输入接口连接输出接口的线路上。
5.根据权利要求4所述的一种换相开关，其特征在于，各输入接口连接输出接口的线路上分别设置有两个相应的阻容电路，各线路上的阻容电路分别设置在相应电感线圈的两端。
6.根据权利要求1所述的一种换相开关，其特征在于，各输入接口与输出接口之间设置的开关均为可控开关。
7.一种三相滤波装置，其特征在于，包括环形铁芯，环形铁芯上设置有三个电感线圈，各电感线圈共模式绕在环形铁芯上，且各电感线圈分别设置有用于连接三相线路中相应相的接口；每个电感线圈分别设置有对应的阻容电路，阻容电路的其中一端连接相应的电感线圈，另一端用于接地；
各阻容电路分别包括相应的电阻、第一电容模块和第二电容模块，同一阻容电路中的电阻、第一电容模块和第二电容模块之间并联，且第一电容模块的容值大于第二电容模块的容值。
8.根据权利要求7所述的一种三相滤波装置，其特征在于，每个电感线圈的两端分别设置有一个阻容电路。
9.根据权利要求7或8所述的一种三相滤波装置，其特征在于，所述第二电容模块由至少两个电容器串联而成。
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