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紧急求助:关于400V低压无源滤波

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本帖最后由 小研究 于 2011-9-22 18:05 编辑

我一兄弟为客户设计了一套400V无源滤波器,滤除系统中的3、5、7次谐波,如附图。按道理说,无源滤波器设计很简单,只要设计好电抗率、控制好电抗功率和电容电压就行。电容是特制的高精度滤波电抗器,精度在1%以内,电抗有误差,但最大也不超过+10%,通常在5%左右。电抗率设计分别为11.5%、4.2%、2.1%,即使假设都是最大的10%误差,电抗率也应该在11.5*1.1,4.2*1.1,2.1*1.1,分别为12.6、4.62、2.31,离谐振点仍然很近。可是现场测试奇怪的很,系统中明明有大量的3、5、7次谐波,就是不往滤波器里流入,用福禄克测试设备的进线电流,基本只有基波。请高手指点迷津,在线盼答复。

滤波器.JPG (50.84 KB )

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沙发
小研究|  楼主 | 2011-9-22 19:33 | 只看该作者
电抗是外协做的,我算了一下,以三次为例,电容为339UF,电抗为3.43mh,如果电抗不存在误差的情况下,相间的三次阻抗为0.1欧姆左右,即使假设电抗有10%的误差,相间的三次阻抗也在0.4欧姆左右,仍然是相当小的,这种情况下谐波不流入,是否有一种可能:电抗的电阻过大?也就是说绕线的铜线选择过细等原因导致,有没有这种可能?

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maychang| | 2011-9-22 20:16 | 只看该作者
三次滤波器图中看是三角形接法。这好像不大对,三次谐波电流在三角形接法电路中好像不能流通。不知道是否正确。
五次七次应该可以流通。

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chunyang| | 2011-9-22 21:56 | 只看该作者
确实应该是星形连法,而且零线要够粗,当然,电抗器的Q值最好能高一点,但零线是少不了的。

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小研究|  楼主 | 2011-9-23 00:08 | 只看该作者
ABC三相之间是有谐波电压的,且相位不同,没理由不流入滤波器的。

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chunyang| | 2011-9-23 00:09 | 只看该作者
三角形接法要互相抵消才行。

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小研究|  楼主 | 2011-9-23 00:21 | 只看该作者
请chunyang老师解释透彻,为何ABC相两两之间有小谐波阻抗且存在谐波电压的情况下不能生产谐波电流?如此说来,400V这一低压档上设计无源滤波,都只能用星形接法了?但据说业内用角接的更多。多谢。

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chunyang| | 2011-9-23 01:53 | 只看该作者
不是说不能产生,而是要看谐波发生的机制,星形接法时对零线参考点的泄放,三角形接法则是互为参考点,谐波产生的原因不同就要用不同的应对方法,就像负载完全对称时星形接法不存在零线电流,但多数实际情况下各相负载多是不同类似,对于非对称的谐波能量只能向零线释放。

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Dyn11| | 2011-9-23 08:02 | 只看该作者
三相的三次谐波分量同相, 滤波器三角形接法, 滤波单元两端的三次谐波电压等电势, 无法对三次谐波分量电流提供回流, 三次谐波治理要在设计上在谐波源头内采用三角形接法, 让三次谐波分量在源内"短路"不外泄, 电力变压器为了追求性价比, 工作磁通很接近额定磁通, 磁场崎变引起三次谐波严重(电机齿槽也会引起同样问题), 变压器通常要求至少任意一侧为D联接, 主要就是这个目的, 工艺上在低压侧D联接比较成熟。

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maychang| | 2011-9-23 09:07 | 只看该作者
从图中看,三个电感好像是绕在同一铁心上(类似三相变压器)。
即使接成星形接法,三个电感也不能绕在同一铁心上。因三次谐波电压在对称情况下在各相线上是同相,接成星形接法后各相三次谐波电流产生的磁通在铁心中是同一方向。

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小研究|  楼主 | 2011-9-23 09:40 | 只看该作者
分析了一下,3次谐波电压如果在负荷均匀的情况下,的确是同相位的。但5次和7次仍然无法解释。
另外回maychang老师,电感是三相一体的,但铁芯是三相的。
多谢各位老师。

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maychang| | 2011-9-23 10:02 | 只看该作者
11楼:
三相铁心也不行。
待我画出来再说。

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HWM| | 2011-9-23 10:03 | 只看该作者
to 11L:

只要不是三的倍数就不会同相。具体可以这样想,基波从零相转120度后三次波要转3*120度(回位),但五或七次则不会是360读的整数倍。

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375606426| | 2011-9-23 10:06 | 只看该作者
终于解放了号回来了

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maychang| | 2011-9-23 11:32 | 只看该作者
本帖最后由 maychang 于 2011-9-23 11:39 编辑

图(1)为普通三相三柱铁心变压器星形接法示意图,次级未画出。
因对称三相电压矢量和为零,其中某一相电压最大瞬间其它两相电流必与该相相反(不是最大)。铁心中磁通方向如蓝色箭头所示,构成磁回路。
图(1)


但三次谐波滤波器则完全不同。图(2)是三次谐波滤波器示意图。图中可以看出,因三次谐波电压在三条相线上是同相的(对三次谐波来说三条相线等于短路在一起),因此铁心上三绕组电压(三次谐波电压)同相,电流也同相。铁心中磁通(蓝色)方向相同,无法构成闭合磁路。
图(2)

当然,使用带旁柱的铁心就可以构成闭合磁路(类似于三相五柱变压器)。但两旁柱截面积之和必须等于三心柱之和,从节省铁心材料上没有什么好处。

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Dyn11| | 2011-9-23 16:01 | 只看该作者
顶maychang,三相三柱接成星形,零序电流产生的零序磁通也无回路。非得用五柱。

我觉得三相三柱及三相五柱对于三副独立磁路的好处,并不是为了省铁,而是为了省铜,铜一直比铁值钱得多。

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小研究|  楼主 | 2011-9-23 16:36 | 只看该作者
多谢各位老师的指点。总结一下的话,如果设计无源滤波器,是否意味着设计相应的电抗器一定要设计成单独的或者三相五柱式的?无论星接还是角接。

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maychang| | 2011-9-23 16:39 | 只看该作者
我认为不能角接。
即使星接,也应该用独立铁心的电感。三相五柱也难免各绕组之间的耦合。

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nongfuxu| | 2011-9-23 17:24 | 只看该作者
似浅非浅的电力电路,学习了

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小研究|  楼主 | 2011-9-23 19:22 | 只看该作者
一直对磁路的分析没有参透,很难有时间像maychang这样静下来心里去琢磨一些理论问题了。所以对这次讨论的结果颇感意外,事实上,我没听说过哪个厂家做无源滤波器是单独做每相的铁芯的。

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