CN104393600A - 三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统 - Google Patents

三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统，该装置可用于：铁路牵引供电网和普通直流、单相、三相供电系统。该滤波装置由电容器C2和电抗器L串联再与电容器C1并联最后和电阻器R串联组成。在铁路牵引供电系统中连接在接触线T和地之间；在单相供电系统中连接在相线和零线之间；三相供电系统中将三个该滤波装置采用Y型接法或三角型与系统中三个相线相连。该装置能有效的避免无功功率的对外交流；不会对基波电网参数产生影响；因电容C2的存在，避免了因线路中存在因各种原因引起的直流分量造成电感饱和而引起的参数变化的情况。而且可以用于高压直流输电的直流环节滤波。该滤波装置有广泛的应用性。

Description

三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统
技术领域
本发明涉及电气化铁路供电和单相或者三相电力供电网高次谐波滤除技术领域，尤其是一种三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统。
背景技术
随着国内电气化铁路的迅速发展，传统的交-直型电力机车被越来越多的交-直-交大功率高速电力机车所替代。传统的交-直整流型电力机车，其整流器一般为晶闸管相控整流器，这使其从供电网获得工频电能运行的同时向电网中注入谐波，其中以3、5、7、9次等低频段高次谐波为主。交-直-交电力机车采用脉宽调制（PWM）控制的四象限变流器，与传统的交-直型电力机车相比，其功率因数接近为1，无需无功补偿，低频段的高次谐波得到了很好的抑制，但20次以上的高次谐波含量却大大增加。高次谐波给交-直电力机车的正常运行带来了一系列问题，同时易引发电网谐振。为此，常常需安装高通滤波器来滤除高次谐波。
用于滤除高次谐波常用的有一阶、二阶、三阶和C型高通滤波器，一阶高通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；二阶高通滤波器滤波性能好，但是与三阶相比，基波损耗还是比较高。三阶高通滤波器比二阶多一个电容，大大的减少了基波损耗，但是其结构复杂，参数设计困难。C型滤波器可大大减少基波损耗，但是其对基波频率失谐参数漂移比较敏感。需注意的是，以上四种高通滤波器对外都有无功交流。对于功率因数接近于1的系统不需要额外的无功补偿。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它能有效的避免无功功率的对外交流，避免可能因电压中存在直流分量而产生滤波器过流现象，避免基波下对原线路或装置参数产生影响，提高供电质量和线路运行安全性。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种三阶阻基波高通滤波装置，其特征在于：它由电容器C2和电抗器L串联形成结构一，结构一再与电容器C1并联形成结构二，结构二与电阻R串联形成装置。
一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是单相供电网；它包括如上所述的三阶阻基波高通滤波装置，该三阶阻基波高通滤波装置的一端与相线相连，另一端接零线。
一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是三相电力供电系统；它是由三个如上所述的三阶阻基波高通滤波装置通过Y型接法是与三相供电系统相连，即三阶阻基波高通滤波装置的电阻端连接在一起，三个三阶阻基波高通滤波装置的另一端分别与三相供电系统的三个相线相连。
一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是三相电力供电系统；它是由三个如上所述的三阶阻基波高通滤波装置通过三角型接法是与三相供电系统相连，即三个三阶阻基波高通滤波装置相互连接构成封闭的三角形，三个三阶阻基波高通滤波装置之间的连接点分别与三相供电系统的三个相线相连。
一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是直流供电网；它包括如上所述的三阶阻基波高通滤波装置，该三阶阻基波高通滤波装置一端与直流正端相连，另一端与负端相连。
本发明的工作原理：在指定频率（如工频）下电容器C2电抗器L的串联支路与电容C1发生并联谐振，不对外交流无功功率。因电容C2的存在，也避免了因线路中存在直流分量和直流脉动分量而产生装置过电流现象。本装置在高频下具有高通性并且对高次谐波起到阻尼性，在低频段的阻抗频率曲线下降的比较快，对低频段的高次谐波的阻尼作用也优于传统高通滤波器。
与现有技术相比，本发明的优势是：
1、在指定的频率下，对外没有无功功率的交流，不会因为滤波器的接入影响系统的无功功率。
2、在指定的频率下，没有该次频率的电流流过电阻R，不会因为滤波器的接入产生相应的有功功率消耗。
3、在指定的频率下，因阻抗无穷大，相当于开路，对原有电网的参数没有影响，不会改变原有电网的基频稳定性。
4、因与电抗器串联的大容量电容的存在，避免了因线路中存在直流分量流过电感而产生电感饱和引起的失谐问题。
5、可以用于直流回路的高频滤波，如直流输电的高频滤波。
6、与传统的高通滤波器相比，不仅在高次谐波下具有高通性并且对高次谐振起到阻尼作用，对低频段的高次谐波下也有一定的滤除效果。
附图说明
图1是本发明用于牵引供电三阶阻基波滤波装置的电路结构图。
图2是本发明用于直流供电系统三阶阻基波滤波装置的电路结构图。
图3是本发明用于单相和直流供电系统三阶阻基波滤波装置的电路结构图。
图4是本发明用于三相电力供电系统用三阶阻基波滤波装置的Y接电路结构图。
图5是本发明用于三相电力供电系统用三阶阻基波滤波装置的三角型接电路结构图。
具体实施方式
图1所示，本发明的一种牵引供电用三阶阻基波滤波装置的具体实施方式为：由电容器C2和电抗器L串联，再与电容器C1并联，最后与电阻R串联构成三阶阻基波滤高通滤波装置。该装置一段与牵引网接触线相连，另一端接地。
实施例1
图2所示，本发明的一种直流供电网用三阶阻基波高通滤波装置的具体实施方式为：由电容器C2和电抗器L串联，再与电容器C1并联，最后与电阻R串联构成三阶阻基波高通滤波装置。该装置一端与直流正（+）相连，另一端直流负（-）相接。
实施例2
图3所示，本发明的一种单相供电网用三阶阻基波高通滤波装置的具体实施方式为：由电容器C2和电抗器L串联，再与电容器C1并联，最后与电阻R串联构成三阶阻基波高通滤波装置。该装置一端与相线相连，另一端接地。
实施例3
图4所示，本发明的一种三相电力供电系统用三阶阻基波高通滤波装置的具体实施方式为：由电容器C2和电抗器L串联，再与电容器C1并联，最后与电阻R串联构成三阶阻基波高通滤波装置，三个该滤波装置按Y型接法与三相供电系统相连，即三个该滤波装置的任一端连接在一起，三个该滤波器的另一端分别与三相供电系统的三个相线（A相、B相、C相）相连。
实施例4
图5所示，本发明的另一种三相电力供电系统用三阶阻基波高通滤波装置，其结构为：由电容器C2和电抗器L串联，再与电容器C1并联，最后与电阻R串联构成该高通滤波装置，三个三阶阻基波滤波装置按三角型接法与三相供电系统相连，即三个单相滤波器相互连接，构成封闭的三角形，三阶阻基波滤波装置之间的连接点分别与三相供电系统的三个相线（A相、B相、C相）相连。
综上所述仅为本发明的较佳配置实例设备而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种三阶阻基波高通滤波装置，其特征在于：它由电容器C2和电抗器L串联形成结构一，结构一再与电容器C1并联形成结构二，结构二与电阻R串联形成装置。
2.一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是单相供电网；它包括如权利要求1所述的三阶阻基波高通滤波装置，该三阶阻基波高通滤波装置的一端与相线相连，另一端接零线。
3.一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是三相电力供电系统；它是由三个如权利要求1所述的三阶阻基波高通滤波装置通过Y型接法是与三相供电系统相连，即三阶阻基波高通滤波装置的电阻端连接在一起，三个三阶阻基波高通滤波装置的另一端分别与三相供电系统的三个相线相连。
4.一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是三相电力供电系统；它是由三个如权利要求1所述的三阶阻基波高通滤波装置通过三角型接法是与三相供电系统相连，即三个三阶阻基波高通滤波装置相互连接构成封闭的三角形，三个三阶阻基波高通滤波装置之间的连接点分别与三相供电系统的三个相线相连。
5.一种有该滤波装置的电力供电系统，其特征在于：它是直流供电网；它包括如权利要求1所述的三阶阻基波高通滤波装置，该三阶阻基波高通滤波装置一端与直流正端相连，另一端与负端相连。
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