CN204046174U - 一种低阻高通滤波器 - Google Patents

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李群湛
李子晗
赵元哲
王保国
李亚楠
范红静
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Abstract

本实用新型公开了一种低阻高通滤波器，由电容器一(C1)、电抗器(L)、电容器二(C2)、电阻器(R)以及开关一(K1)、开关二(K2)组成；电容器一(C1)与电抗器(L)组成并联体一(P1)，电容器二(C2)与开关二(K2)串联后与电阻器(R)组成并联体二(P2)，并联体一(P1)与并联体二(P2)相串联；该滤波器随着谐波次数(频率)增高，可产生比既有高通滤波器的电阻值更低的阻抗，滤波效果更好，抑制高频谐振能力更强。

Description

一种低阻高通滤波器
技术领域
本实用新型涉及电气化铁路供电和电力***供变电技术领域，特别涉及高通电力滤波器。
背景技术
电力电子技术的飞速发展，改善了电网供电性能，越来越广泛地应用在国民经济的各种领域，但与此同时,电网中的这些电力电子(非线性)设备的使用也引起了不容忽视的谐波问题，并且日益严重。
随着二极管不可控整流器和晶闸管半控型整流器向基于IGBT、IGCT等全控性器件的交-直-交变流器的发展，呈现出功率因数大大提高(接近于1)、较低次谐波电流显著改善、更高次谐波反而增加的特点，更容易激发电网产生谐波谐振或谐波放大，造成谐波过电流、过电压等现象，危害***的供电、用电设备，严重时还会影响电网的安全可靠运行。近年来，随着交直交列车在电气化铁路上的广泛使用，谐波谐振造成电气化铁路的供电设备损坏，甚至影响正常、安全运行的案例时有发生。
解决更高次谐波及其引发谐波谐振的最经济、最有效的措施是使用高通滤波器。
传统的高通滤波器分为一阶、二阶、三阶及C型几种。一阶高通滤波器的优点是结构简单，造价低，运行维护方便，缺点是工频功率损耗大；为了减少工频功率损耗，发展了二阶、三阶及C型高通滤波器，但这些高通滤波器一个突出的缺点是在工频下吸收***的容性无功功率，不适于越来越多的高功率因数(接近于1)场合，否则，将造成过补偿，反而降低功率因数。
为了消除高通滤波器的无功影响，实用新型了不吸收基波无功的新型高通滤波器。专利《一种串并联隔离无源电力滤波器》(申请号：200710022981.X)中提出了一种电容器、电抗器并联，其再与另一电抗器和电阻器并联后串联的新型高通滤波器；申请人提出了一种最简结构和最低成本的《牵引供电用和三相电力供电***用二阶阻波高通滤波器装置》(申请号：201110257058.0)，这些新型滤波器都具有基波下不吸收基波无功功率、高频下呈低阻抗以利谐波通过的特性。
应用中，高通滤波器与产生谐波的非线性设备相并联，它在更高次谐波(更高频率)下呈现出比***更低的阻抗，以便在高通滤波器与***的分流中让更多的谐波电流流入高通滤波器而不是流入***。上述高通滤波器在高次谐波(更高频率)下都可等效成一个电阻器，其电阻值不随频率改变而为常值，并且由于电阻器还用于限制合闸电流，故其电阻值不能选的太小，否则就影响了其滤波和抑制谐振效果的提升。本实用新型提供一种低阻高通滤波器，这种滤波器可以随着谐波次数(频率)增高，产生比如上高通滤波器的电阻值更低的阻抗，进而增强高频滤波效果，更有效地抑制高频谐振。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低阻高通滤波器，它能更有效地滤除更高次谐波，更有效地抑制高频谐振，提高供电质量。
实现实用新型目的所采用的技术方案为：一种低阻高通滤波器，由电容器一(C1)、电抗器(L)、电容器二(C2)、电阻器(R)以及开关一(K1)、开关二(K2)组成；电容器一(C1)与电抗器(L)组成并联体一(P1)，电容器二(C2)与开关二(K2)串联后与电阻器(R)组成并联体二(P2)，并联体一(P1)与并联体二(P2)相串联；投入运行时，先合开关一(K1)，待低阻高通滤波器进入稳态后再合开关二(K2)；退出运行时，先切开关一(K1)，待电容器一(C1)和电容器二(C2)放电后再切开关二(K2)。
电容器二(C2)的绝缘按***额定电压考虑，其容量主要由流过的谐波电流及其产生的谐波电压的乘积决定。
本实用新型的工作原理是：利用电抗器感抗随频率增加而增加、电容器容抗随频率增加而减少的特性，使电容器二(C2)与电阻器(R)并联后的阻抗随频率增加而降低，频率(谐波次数)越高，阻抗就越小，滤波效果更好，抑制高频谐振能力更强。电阻器(R)对电容器二(C2)有阻尼作用，不会引起新的谐振。
利用投切瞬间电抗器电流不能突变、电容器电压不能突变的特性，为防止低阻高通滤波器投入时电容器一(C1)与电容器二(C2)因初始电压为0而造成短路和短路电流冲击，投入运行时，先合开关一(K1)，待低阻高通滤波器进入稳态后再合开关二(K2)，而退出运行时，先切开关一(K1)，待电容器一(C1)和电容器二(C2)放电后再切开关二(K2)，准备下一次投入。
由于稳态时电容器二(C2)不通过工频电流，因此，电容器二(C2)的容量主要由流过的谐波电流及其产生的谐波电压的乘积决定；考虑到整体性，电容器二(C2)的绝缘按***额定电压考虑。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型不消耗工频有功功率和无功功率，具有更好的高通特性，即具有更好的高频滤波效果和更有效的抑制高频谐振的能力。
2、本实用新型使用常规无源电气元件，易于实施。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
图1是本实用新型低阻高通滤波器的电路结构图。
图2是本实用新型的一种三相电力供电***用低阻高通滤波器电路结构图。
图3是本实用新型的另一种三相电力供电***用低阻高通滤波器电路结构图。
具体实施方式
实施例1
图1示出，本实用新型的一种低阻高通滤波器的具体实施方式为：一种低阻高通滤波器，由电容器一(C1)、电抗器(L)、电容器二(C2)、电阻器(R)以及开关一(K1)、开关二(K2)组成；电容器一(C1)与电抗器(L)组成并联体一(P1)，电容器二(C2)与开关二(K2)串联后与电阻器(R)组成并联体二(P2)，并联体一(P1)与并联体二(P2)相串联；投入运行时，先合开关一(K1)，待低阻高通滤波器进入稳态后再合开关二(K2)；退出运行时，先切开关一(K1)，待电容器一(C1)和电容器二(C2)放电后再切开关二(K2)。
实施例2
图2示出，本实用新型的一种三相电力供电***用二阶阻波高通滤波器的一种具体实施方式为：并连体一(P1)和并连体二(P2)相串联构成单相低阻高通滤波器，三个单相低阻高通滤波器按Y型接法与三相供电***相连，即三个单相滤波器的并联体二(P2)的一端连接在一起，三个单相滤波器的另一端则分别与三相供电***的A、B、C三相相连。
图3示出，本实用新型的一种三相电力供电***用二阶阻波高通滤波器的另一种具体实施方式为：并联体一(P1)和并联体二(P2)相串联构成单相低阻高通滤波器，三个单相低阻高通滤波器按△型接法与三相供电***相连，即任一单相滤波器的并联体二(P2)的一端与相邻的单相滤波器的并联体一(P1)的一端相互连接，构成△型接法，单相滤波器之间的连接点分别与三相供电***的A、B、C三相相连。

Claims (2)

1.一种低阻高通滤波器，由电容器一(C1)、电抗器(L)、电容器二(C2)、电阻器(R)以及开关一(K1)、开关二(K2)组成，其特征在于：电容器一(C1)与电抗器(L)组成并联体一(P1)，电容器二(C2)与开关二(K2)串联后与电阻器(R)组成并联体二(P2)，并联体一(P1)与并联体二(P2)相串联。 
2.根据权利要求1所述的低阻高通滤波器，其特征在于：电容器二(C2)的容量主要由流过的谐波电流及其产生的谐波电压的乘积决定。 
CN201420456798.6U 2014-08-14 2014-08-14 一种低阻高通滤波器 Active CN204046174U (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104135005A (zh) * 2014-08-14 2014-11-05 西南交通大学 一种低阻高通滤波器

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