CN110661271A - 一种电网净化器 - Google Patents

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Abstract

本电网净化器的补偿器，是由电容器和电抗器串联组成，串联后一端接电网的中性线N，另一端经电子开关电路与电网火线H相通。电子开关电路按三个方面，实时控制补偿器：【1】输出与电网中的非线性电流大小相等、方向相反的补偿电流；【2】调整补偿器的电压与电网电压的相位角，至于补偿器的输出电流与补偿器的电压之间的相位角差值，则是由补偿器的容抗与感抗的比值决定的.【3】当补偿器的电容器容量不足时，需将部分电荷以与电网电压同相位的正弦波电流形式，注入电网，保持补偿器的电压不超出设定值，使电容器正常运行。电子开关电路可采用低压大电流MOS管。

Description

一种电网净化器
技术领域
本发明属于电力传输过程的无功补偿技术，具体地说是一种电网净化器。
背景技术
为消除来自非纯阻性负载电流对电网的污染，使电力传输过程更节能、环保、低成本，人们推出了各种无功补偿装置。传统的电力电容器补偿法的弊病是补偿容量的非连续性且容易产生谐振；静止无功发生器SVG和磁控电抗器MCR等，都造价太高，急需开发出性/价比高的新型电网净化装置.
发明内容
一种电网净化器，当补偿器5的一端接电网中性线N时，则补偿器5的另一端经开关电路3与电网火线H相通；反之，当补偿器5的一端接电网火线H时，则补偿器5的另一端经开关电路3与电网中性线N相通，总之，开关电路3可以控制补偿器5的电压相对于电网电压的相位角，可以实时控制补偿器5的输出电流与电网中的无功电流大小相等、方向相反，使电网净化。开关电路3还可以将补偿器5的电容C3的过量电荷，以与电网电压同相位角的正弦波电流形式，注入电网，从而使电容C3不会因为容量小而影响正常运行。控制开关电路3的脉冲占空比，使补偿器5的输出为上述电流的代数和。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
本电网净化器的补偿器5，是由电容器C3和电抗器L2串联组成，串联后一端接电网的中性线N，另一端经开关电路3与电网火线H相通。开关电路3按三个方面，实时控制补偿器5：【1】输出与电网中的非线性电流大小相等、方向相反的补偿电流；【2】调整补偿器5的电压与电网电压的相位角，至于补偿器5的输出电流与补偿器5的电压之间的相位角差值，则是由补偿器5的容抗与感抗的比值决定的，为改变其比值，电抗器L2，可以是交流控制电抗器，自动调整电感量，也可以采用多抽头方式，通过选择抽头，人工调整电感量。【3】当补偿器5的电容器容量不足时，电容C3的电压会接近设定值，此时需将部分电荷以与电网电压同相位的正弦波电流形式，注入电网，保持补偿器5的电压不超出设定值。控制开关电路3的脉冲占空比，使补偿器5的输出为上述三种电流的代数和。
以下结合附图加以说明。
附图说明
图1为一种半桥式电网净化器的原理框图；
图2为一种全桥式电网净化器的原理框图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1为EMC电路，2为PFC电路，3为开关电路，4为控制电路，5为补偿器，TA为电流互感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为一种半桥式电网净化器的原理框图：
本电网净化器的开关电路3，把电网火线与补偿器5的一端连接起来，补偿器5的另一端接电网中性线N，构成无功补偿电流通道，通过改变脉冲宽度占空比，来实时控制补偿器5的电流值，其中包括移动补偿器5的电压相对于电网电压的相位角。开关电路3的Q1、Q2受压很低，可以用低压大电流的MOS管，而且MOS管可以直接并联使用，方便增容。
开关电路3按三个方面，实时控制补偿器5：【1】输出与电网中的非线性电流大小相等、方向相反的补偿电流；【2】调整补偿器5的电压与电网电压之间的相位角差，至于补偿器5的输出电流与补偿器的电压之间的相位角差，则是由补偿器5的电容器C3与电抗器L2的参数来决定的，调整它们的参数，就可以控制补偿器5的输出电流与补偿器5的电压之间的相位角差，为此，电抗器L2，可以是交流控制电抗器，自动调整电感量，也可以采用多抽头方式，通过选择抽头，人工调整电感量。【3】当补偿器5的电容器C3因容量不足导致C3电压接近设定值时，需将部分电荷以与电网电压同相位的正弦波电流形式，注入电网，使电容器C3继续正常运行，控制开关电路3的脉冲占空比，使补偿器5的输出为上述三种电流的代数和。
为保证电网故障时，MOS管Q1、Q2不失控，控制电路4，需要备份电池供电。
图2为一种全桥式电网净化器的原理框图：
运行过程与图1相似，不同之处在于：开关电路3，采用全桥电路。在就移动补偿器5的电压相对于电网电压的相位角而言，采用图2电路比图1更合适。因为使用同一种MOS管的情况下，图2电路输出的电压幅值是图1的2倍，即可移动相位角增加一倍多。

Claims (6)

1.一种电网净化器，其特征在于：
一种电网净化器，包括EMC电路1、PFC电路2、开关电路3、控制电路4、补偿器5和电流互感器TA，补偿器5是由电容器C3和电抗器L2串联组成，串联后一端接电网的中性线N，另一端接开关电路3的电感L1的一端，开关电路3包括电容C1、C2，MOS管Q1、Q2、电感L1：电容C1的负极与电容C2的正极节点接电网火线H，电容C1的正极接MOS管Q1的漏极，电容C2的负极接MOS管Q2的源极，MOS管Q1的源极与MOS管Q2的漏极节点接电感L1的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种电网净化器，其特征还在于：
开关电路3按三个方面，实时控制补偿器5：【1】输出与电网中的非线性电流大小相等、方向相反的补偿电流；【2】调整补偿器5的电压与电网电压之间的相位角差，至于补偿器5的输出电流与补偿器5的电压之间的相位角差，则是由补偿器5的电容器C3与电抗器L2的参数来决定的，调整它们的参数，就可以控制补偿器5的输出电流与补偿器5的电压之间的相位角差；【3】当补偿器5的电容器C3，因容量不足导致C3电压接近设定值时，需将部分电荷以与电网电压同相位的正弦波电流形式，注入电网，使电容器C3继续正常运行，控制开关电路3的脉冲占空比，使补偿器5的输出为上述三种电流的代数和。
3.根据权利要求1所述的一种电网净化器，其特征还在于：
电抗器L2，可以是交流控制电抗器，自动调整电感量，也可以采用多抽头方式，通过选择抽头，人工调整电感量。
4.根据权利要求1所述的一种电网净化器，其特征还在于：
开关电路3使用的MOS管受压值很小，当需要增加补偿器5的电压与电网电压之间的相位角差时，或者是将一种电网净化器安装在高压电网上时，MOS管需改为IGBT或可控硅，当将一种电网净化器安装在高压电网上时，补偿器5的电容器C3与电抗器L2的参数还需做相应调整。
5.根据权利要求1所述的一种电网净化器，其特征还在于：
开关电路3的开关电路形式，可以是半桥，也可以改用其它电路，如：全桥。
6.根据权利要求1所述的一种电网净化器，其特征还在于：
本专利的核心是：当补偿器5的一端接电网中性线N时，则补偿器5的另一端经开关电路3与电网火线H相通；反之，当补偿器5的一端接电网火线H时，则补偿器5的另一端经开关电路3与电网中性线N相通。
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