CN102088188A - 一种直流电源滤波器 - Google Patents

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尹春
汪世平
陈勇
夏雨
朱继红
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Abstract

本发明提供一种直流电源滤波器，包括一个共模滤波网络，一个差模滤波网络，一个压敏电阻和两个气体放电管；共模滤波网络与差模滤波网络串联；的两个气体放电管分别与共模滤波网络共模扼流圈的两个电感并联；压敏电阻并联在共模滤波网络的输入端；共模滤波网络包括：一个共模扼流圈，四个共模滤波电容；扼流圈一对绕组的输出侧的两端分别与另一个电容器组并联，构成两组π型低通滤波器。该滤波器在满足直流电源端口绝缘强度要求的前提下，不仅可以抑制高频、低能量的干扰信号，也能抑制低频、高能量的浪涌干扰信号，特别适用于电力系统继电保护装置的直流辅助电源。

Description

一种直流电源滤波器
技术领域
本发明涉及一种直流电源滤波器，特别适合用于电力系统继电保护装置的直流辅助电源。
背景技术
目前，一般的直流电源滤波器只对高频、低能量的干扰信号有衰减作用，而对浪涌信号这类低频、高能量信号的无抑制作用。而在电力系统继电保护领域，要求保护装置的直流辅助电源端口的抗干扰度能满足下列试验的要求：①射频传导干扰试验(GB17626.6/1998)，III级；②快速瞬变干扰试验(GB17626.4/1998)，IV级；③振荡波抗扰度试验(GB17626.12/1998)，IV级；④电压暂降，短时中断和电压变化抗扰度试验(IEC 61000-4-29：2000)；⑤浪涌抗扰度试验(GB17626.5/1999)，IV级。
上述试验中，①、②、③的干扰信号属于高频干扰信号，可以用常规滤波器衰减；④的干扰信号与后级电路相关；而对于⑤中的浪涌干扰信号，GB17626.5/1999标准中规定是：开路电压是1.2/50us的电压波形，短路电流是8/20us的电流波形。浪涌IV级试验施加电压的标准是：共模电压4000V，差模电压2000V。当在直流辅助电源端口施加4000V共模浪涌干扰信号时，由于滤波器中共模电感的作用，致使共模电感后的共模电压升高，破坏后级DC/DC电路。一般的做法是在直流辅助电源端口的电源线入口对大地加钳位电压在几百伏的压敏电阻，将浪涌干扰信号的幅值钳低，使得经共模线圈放大后，不至于破坏后级电路。但从电力系统继电保护的安全考虑，要求直流辅助电源端口也能满足介质绝缘强度要求(IEC60255-22-5：2000)：直流辅助电源端口对大地能承受频率为50Hz或60Hz、幅值为2kV、历时1min的工频耐压试验。试验期间，不应出现绝缘击穿和闪烙现象。显然，如果为了解决浪涌干扰问题，在直流辅助电源端口对地加了压敏电阻，则无法满足绝缘强度的要求。
可见，目前使用的常规电源滤波器构架，如图1所示只能抑制高频干扰信号，而对于浪涌干扰信号无法抑制，甚至会放大浪涌干扰信号，从而造成对后级电源电路的损坏。
发明内容
本发明的目的是：提供一种直流电源滤波器，该滤波器在满足直流电源端口绝缘强度要求的前提下，不仅可以抑制高频、低能量的干扰信号，也能抑制低频、高能量的浪涌干扰信号，特别适用于电力系统继电保护装置的直流辅助电源。
本发明的技术方案是：一种直流电源滤波器，其特征在于：包括一个共模滤波网络，一个差模滤波网络，一个压敏电阻和两个气体放电管；共模滤波网络与差模滤波网络串联；的两个气体放电管分别与共模滤波网络共模扼流圈的两个(一对)电感并联；压敏电阻并联在共模滤波网络的输入端。
共模滤波网络滤除共模高频干扰，差模滤波网络滤除差模高频干扰，压敏电阻并联在输入信号两端抑制差模浪涌信号，气体放电管与共模滤波电容构成共模浪涌信号滤波网络，抑制共模浪涌信号。
其中，共模滤波网络包括：一个共模扼流圈，四个共模滤波电容；差模滤波网络包括：两个差模滤波电容。将共模滤波电容两两串联形成两个电容器组，然后一个共模扼流圈的两个绕组的输入侧的两端分别和一个电容器组并联，共模扼流圈的一对绕组的输出侧的两端分别与另一个电容器组并联，构成两组型低通滤波器。
其中将一个差模电容与共模扼流圈的两个绕组的输入侧两端并联，所述的另一个差模电容与共模扼流圈的两个绕组的输出侧两端并联，形成一组
Figure B2009102326936D0000022
型低通滤波器。
典型值设置：压敏电阻、放电管根据输入电压值选取，动作电压应比最大输入电压高20％。；共模滤波网络共模扼流圈电感量为1mH-100mH；四个共模电容的电容值之和要小于10nF；差模滤波网络的两个差模电容值为0.1-1u。
本发明的有益效果：采用本发明的直流电源滤波器能够有效的抑制高频、低能量的干扰信号和低频、高能量的浪涌信号；继电保护装置可以顺利达到浪涌抗扰度(IV级)以及直流辅助电源端口对大地能承受频率为50Hz或60Hz、幅值为2kV、历时1min的工频耐压试验要求；并且结构简单，实现可靠。
附图说明
图1为传统现有的直流滤波器原理图；
图2为发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明的限定。
参考图2，共模滤波网络包括：一个共模扼流圈T1，四个共模滤波电容CY1，CY2，CY3，CY4，其中T1的两个绕组分别与CY1，CY3和CY2，CY4构成两组
Figure B2009102326936D0000023
型低通滤波器，滤除共模高频干扰。
差模滤波网络包括：两个差模电容CX1，CX2。差模电容CX1，CX2与共模扼流圈T1的漏感构成一组
Figure B2009102326936D0000024
型低通滤波器，滤除差模高频干扰。
在输入信号端并联一只压敏电阻RV1，抑制差模浪涌信号，保证直流辅助电源免受差模浪涌信号冲击。
由于共模扼流圈T1对共模浪涌信号有放大作用，所以与共模扼流圈T1的两个绕组分别并联气体放电管S1，S2，其中S1，CY1，CY3和S2，CY2，CY4构成两组共模浪涌信号抑制电路，保证直流辅助电源免受共模浪涌信号冲击，并且不影响电源端口的绝缘耐压性能。
典型参数设置：
差模电容CX1、CX2电容值为0.1-1uF；
共模扼流圈T1电感量为1mH-100mH；
共模电容CY1、CY2、CY3、CY4电容值之和要小于10nF；
压敏电阻RV1、放电管S1、S2应根据输入电压值选取，动作电压应比最大输入
电压高20％。

Claims (4)

1.一种直流电源滤波器，其特征在于：包括一个共模滤波网络，一个差模滤波网络，一个压敏电阻和两个气体放电管；共模滤波网络与差模滤波网络串联；的两个气体放电管分别与共模滤波网络共模扼流圈的两个电感并联；压敏电阻并联在共模滤波网络的输入端；
共模滤波网络包括：一个共模扼流圈，四个共模滤波电容；差模滤波网络包括：两个差模滤波电容；将共模滤波电容两两串联形成两个电容器组，然后一个共模扼流圈的两个绕组的输入侧的两端分别和一个电容器组并联，共模扼流圈两个绕组的输出侧的两端分别与另一个电容器组并联，构成两组
Figure F2009102326936C0000011
型低通滤波器。
2.由权利要求1所述的一种直流电源滤波器，其特征是：压敏电阻、放电管根据输入电压值选取，动作电压应比最大输入电压高20％。
3.由权利要求1、2所述的一种直流电源滤波器，其特征是：所述共模滤波网络共模扼流圈电感量为1mH-100mH；四个共模电容电容值之和要小于10nF。
4.由权利要求1、3所述的一种直流电源滤波器，其特征是：所述差模滤波网络的两个差模电容值为0.1-1u。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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