CN104022751A - 一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波系统，包括发电机组，所述发电机组与变压器的原边绕组连接，所述变压器的次边绕组通过整流器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；还包括集成式滤波器，所述集成式滤波器包括三个并联支路，所述并联支路包括串联的电抗器和电容器；所述三个并联支路的三个电抗器均绕制在所述变压器的铁芯上，且每个电抗器均包括匝数相等、相互串联的上下两段，该上下两段在所述铁芯上的绕向相反。本发明能有效克服传统无源滤波和有源滤波电磁发散、噪音较大、占据空间大的缺点。

Description

一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法
技术领域
本发明涉及一种滤波系统,特别是一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法。 
背景技术
船舶及海洋工程电力系统广泛采用电力电子装置，其中的变流装置是船舶及海洋工程电力系统谐波的主要来源，为保证供电系统的电能质量，必须采用谐波方法进行谐波抑制。由于船舶及海洋工程空间受到限制，如果使用基于空心电抗器的无源滤波器，则不仅占据空间大，而且电磁发散容易影响船舶设备运行；如果采用有源滤波，则亦受有限空间的限制，因而电力推进船舶及海洋工程中通常采用铁芯电抗器。它的最大优点是体积小，但主要缺点是：非线性、交流电阻大而影响滤波效果，且振动噪音大。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法，有效克服传统无源滤波和有源滤波电磁发散、噪音较大、占据空间大的缺点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法，船舶及海洋工程的集成式滤波系统包括发电机组，所述发电机组与变压器的原边绕组连接，所述变压器的次边绕组通过整流器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；船舶及海洋工程的集成式滤波系统还包括集成式滤波器，所述集成式滤波器包括三个并联支路，所述并联支路包括串联的电抗器和电容器；所述三个并联支路的三个电抗器均绕制在所述变压器的铁芯上，且每个电抗器均包括匝数相等、相互串联的上下两段，该上下两段在所述铁芯上的绕向相反。
所述每个电抗器的上下两段之间的垂直距离为15~30mm。
所述三个电抗器中，其中一个电抗器绕制于另外两个电抗器之间的铁芯上，且该位于中间的电抗器的缠绕平均半径大于另外两个电抗器的缠绕平均半径。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明能有效克服传统无源滤波和有源滤波电磁发散、噪音较大、占据空间大的缺点。本发明将滤波器与变压器进行集成化设计，特别是其电抗器部分采用特殊的结构集成于变压器内部，并能够使其与其它绕组相互解耦以保证独立性，并利用漏磁形成漏电感，最终形成集成式电抗绕组。由于其集成性和紧凑性，因而能有效地减小装备体积、提高制造材料利用率、降低制造成本。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为本发明一实施例变压器和电抗器绕制示意图；
图3为本发明一实施例电抗器绕制示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括发电机组1，所述发电机组1与变压器2的原边绕组连接，所述变压器2的次边绕组通过整流器7与逆变器8连接，所述逆变器8与交流负载9连接；还包括集成式滤波器3，所述集成式滤波器3包括三个并联支路，所述并联支路包括串联的电抗器和电容器；所述三个并联支路的三个电抗器均绕制在所述变压器2的铁芯上，且每个电抗器均包括匝数相等、相互串联的上下两段，该上下两段在所述铁芯上的绕向相反；如图1所示的应用于船舶及海洋工程的整流系统中，按滤波要求配置三条滤波支路，滤波器与整流变压器共同安放在一个变压器柜里面，其中集成式滤波器的电抗部分与该变压器的绕组共同绕制于同相的铁芯上，体积较小的电容器部分也安放在变压器柜内部。由于变压器和滤波器的一体化设计，可以有效解决传统滤波器占地、电磁发散、噪音大等问题。
如图2所示，集成式滤波器的电抗部分与变压器绕组绕制于同一铁芯上，其中每个滤波电抗器采用两段式结构，这两段绕组采用匝数相等、绕向相反、相互串联的组成形式，然后再与电容组成调谐电路。在同一铁芯上，集成滤波器5的电抗部分放置于集成滤波器4和6电抗部分的中间，且其绕制平均半径要比集成滤波器4和6电抗部分的绕制平均半径大。
如图3所示，绕组中流过电流时将产生磁通，变压器绕组10产生的磁通包括互磁通和漏磁通，对于集成式滤波器电抗部分的绕组亦然，由于此电抗绕组采用了匝数相等、绕向相反的二段式串联的特殊结构，因而其内部铁芯中产生了大小相等、方向相反的两种互磁通，从而整体上看，互磁通相互抵消，仅有在铁芯和气隙流通的漏磁通，形成漏电感。从绕组排布上看，这种二段式的电抗结构呈上下排列，中间距离为15~30mm的绝缘距离，其电感计算基本上可以按照同心式的交错式绕组的漏电感计算方式，然后按照具体的滤波要求与电容器11组成调谐电路。 

Claims (3)

1.一种应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法，船舶及海洋工程的集成式滤波系统包括发电机组（1），所述发电机组（1）与变压器（2）的原边绕组连接，所述变压器（2）的次边绕组通过整流器（7）与逆变器（8）连接，所述逆变器（8）与交流负载（9）连接；其特征在于，船舶及海洋工程的集成式滤波系统还包括集成式滤波器（3），所述集成式滤波器（3）包括三个并联支路，所述并联支路包括串联的电抗器和电容器；将所述三个并联支路的三个电抗器均绕制在所述变压器（2）的铁芯上，且每个电抗器均包括匝数相等、相互串联的上下两段，该上下两段在所述铁芯上的绕向相反。
2.根据权利要求1所述的应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法，其特征在于，所述每个电抗器的上下两段之间的垂直距离为15~30mm。
3.根据权利要求1或2所述的应用于船舶及海洋工程的集成式滤波方法，其特征在于，所述三个电抗器中，其中一个电抗器绕制于另外两个电抗器之间的铁芯上，且该位于中间的电抗器的缠绕平均半径大于另外两个电抗器的缠绕平均半径。
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