專利名稱：中頻爐專用濾波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統中用于濾除諧波的濾波裝置，尤其涉及中頻爐所產生的高次分數諧波的濾除。
背景技術：
中頻爐所產生的高次分數諧波對電網產生嚴重的污染，是目前中國農村電網的主要污染源。
中頻爐產生的諧波包括5次、7次、……等整數次諧波和中頻逆變頻率2倍的諧波。由于中頻爐的中頻逆變頻率與電源工頻頻率無關，因此中頻逆變頻率2倍的諧波屬于分數次諧波。又由于中頻爐的逆變頻率遠高于工頻頻率，因此將這部分諧波稱之為高次分數諧波。中頻爐產生的諧波成分中主要是高次分數諧波。高次分數諧波對電網的影響十分嚴重，而目前使用中頻爐的小鋼鐵廠在農村星羅棋布，因此成為目前中國農村電網的主要污染源。
現有的諧波檢測儀表大多使用傅立葉變換的方法進行諧波檢測，而傅立葉變換的方法只能用于檢測整數次諧波，對分數諧波的檢測無能為力，因此在大多數情況下不能對高次分數諧波進行準確的檢測，使高次分數諧波問題得不到應有的重視。現有的諧波濾波器設計方法是設計若干組整數次諧波濾波器和一組高通濾波器，而這一組高通濾波器在高頻段為平坦的阻抗特性，對高次分數諧波的濾除效果極差。由于以上原因，往往在中頻爐處安裝了濾波器之后，盡管諧波檢測的結果符合要求，但電網的污染情況并沒有好轉。
發明內容
本發明的目的是提供一種專門濾除中頻爐高次分數諧波的結構簡單、成本較低的濾波器，可以濾除大部分高次分數諧波，使中頻爐對電網的污染得到基本消除。
本發明使用如下技術方案來實現所述的濾波器中包括兩組濾波組件，其中一個組件由三相鐵心電抗器1并聯電阻3再與電容器2串聯構成，電抗器1與電容器2的串聯諧振頻率選擇在200-500Hz之間，電阻3的值選擇在中頻爐負荷電阻值的1-3倍之間，另一組件由三相空心電抗器4與電容器5串聯構成，電抗器4與電容器5的串聯諧振頻率選擇在中頻爐高次分數諧波頻率的0.7-1倍之間。
所述的電抗器4與電容器5組成的濾波組件屬于串聯帶通濾波器，其串聯諧振點調諧于中頻爐所產生的高次分數諧波頻率(即中頻逆變頻率的2倍)附近，由于串聯濾波器在諧振點附近的串聯阻抗很低，因此可以將大部分高次分數諧波濾除掉。因為高次分數諧波電流大部分通過這組濾波組件，所以電抗器4與電容器5的電流容量要按中頻爐產生的高次分數諧波總含量來進行設計。當串聯濾波器的電感量小而電容量大時，濾波器的通帶較寬，所以應盡量減少電感量加大電容量，研究結果表明，當電抗器4的電感量選擇為中頻爐主變壓器漏感量的50％左右時具有最好的效果。由于電抗器4中要流過很大的諧波電流，其兩端的諧波電壓也較高，并且電感量較小，因此必須使用空心電抗器。
所述的電抗器4與電容器5組成的帶通濾波器的串聯諧振頻率應略低于高次分數諧波頻率。雖然當串聯濾波器的諧振頻率等于諧波頻率時的阻抗最小，但是仍然需要有適當的諧波電壓存在，才能夠流過諧波電流，因此電網中的諧波電壓畸變就必然存在。當串聯濾波器的諧振頻率略低于諧波頻率時，由于中頻爐可控硅整流器換向過程的擾動所激勵的串聯濾波器振蕩電流就與諧波電流的相位接近，因此濾波效果反而更好。研究結果表明，串聯濾波器的諧振頻率等于諧波頻率的85％左右時，可以取得最好的濾波效果。
所述的由鐵心電抗器1、電容器2、電阻3組成的濾波組件的作用主要是減少低次諧波放大以及減少中頻爐可控硅整流器換向過程對串聯帶通濾波器的擾動。電容器2的電容量應與電容器5的電容量接近，電流容量按其中流過的工頻電流的2倍來進行設計。電抗器1的電流容量按電容器2電流容量80％來進行設計。電阻3的電流容量按電抗器1的電流容量進行設計。
圖1為本發明所述濾波器實施例原理圖
具體實施例方式
下面結合
本發明的一種
具體實施例方式設某中頻爐的主變壓器為500KVA，二次電壓為520V，漏感為80μH，負荷基波電流500A，高次分數諧波電流150A。則本實施例中電抗器1的電感量為400μH，電流容量為40A；電容器2的電容量為300μF，電流容量為50A；電阻3的阻值為1.2Ω，電流容量為40A；電抗器4的電感量40μH，電流容量為150A；電容器5的電容量為300μF，電流容量為150A。
權利要求
1.一種電力系統中使用的用于濾除中頻爐高次分數諧波的濾波器，其特征在于所述的濾波器中包括兩組濾波組件，其中一個組件由三相鐵心電抗器1并聯電阻3再與電容器2串聯構成，電抗器1與電容器2的串聯諧振頻率選擇在200-500Hz之間，電阻3的值選擇在中頻爐負荷電阻值的1-3倍之間，另一組件由三相空心電抗器4與電容器5串聯構成，電抗器4與電容器5的串聯諧振頻率選擇在高次分數諧波頻率的0.7-1倍之間。
2.根據權利要求1所述的補償裝置，其特征在于所述電抗器4的電感量約為中頻爐主變壓器漏感量的50％。
3.根據權利要求1所述的補償裝置，其特征在于電抗器4與電容器5組成的串聯帶通濾波器的串聯諧振頻率約為高次分數諧波頻率的85％。
全文摘要
一種電力系統中使用的專門濾除中頻爐高次分數諧波的濾波器，結構簡單、成本較低，可以濾除大部分高次分數諧波，使中頻爐對電網的污染得到基本消除。濾波器中包括兩組濾波組件，其中一個組件由三相鐵心電抗器1并聯電阻3再與電容器2串聯構成，電抗器1與電容器2的串聯諧振頻率選擇在200－500Hz之間，電阻3的阻值選擇在中頻爐負荷電阻值的1－3倍之間，另一組件由三相空心電抗器4與電容器5串聯構成，電抗器4與電容器5的串聯諧振頻率選擇在中頻爐高次分數諧波頻率的0.7－1倍之間。
文檔編號H02J3/01GK101026303SQ20071001069
公開日2007年8月29日 申請日期2007年3月23日 優先權日2007年3月23日
發明者王家強 申請人:沈陽五孚電力技術研究所