CN116317495A - 一种基于clcr滤波器的谐波抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，属于滤波器技术领域，包括电容星形网络和共模低通滤波电路，所述共模低通滤波电路包括共模变压器、滤波电容和阻尼电阻，电容星形网络的一端连接PWM电源和共模变压器的漏感，电容星形网络的另一端连接共模变压器的初级绕组，本发明提出的CLCR型无源滤波器将差模电感集成到共模变压器中，利用共模变压器的漏感来代替三相差模滤波电感，不仅可以消除差模电压的谐波成分，还可以减少滤波器的磁芯数量。传统的无源滤波器只能抑制差模电压的谐波成分，而无法抑制共模电压。本发明提出基于CLCR滤波器的差模和共模电压抑制方法可以同时有效地抑制共模电压和差模谐波。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体是一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法。
背景技术
目前，电力电子变换器广泛应用于储能系统、新能源发电和工业生产。由于功率器件输出电压和输出功率的提高，电力电子变换器的输出电压中含有更多的谐波成分，由此产生的电磁干扰和其他负面影响越来越严重。为了改善输出功率质量，电力电子变换器一般使用L型滤波器、LC型滤波器和RLC型滤波器等无源滤波器。其中，L型滤波器是无源滤波器中结构最简单的，但其滤波能力较差。为了获得足够的滤波性能，L型滤波器会占用很大的体积。与L型滤波器相比，LC滤波器的频率特性曲线更陡峭，因此在相同体积下，LC滤波器可以有更好的谐波抑制效果。但是，LC滤波器只能作为差模滤波器使用，而在抑制共模电压上效果较差，共模电压通常由共模电感和共模变压器所抑制。然而，差模滤波器和共模滤波器将使PWM功率转换器具有较大的体积。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，包括电容星形网络和共模低通滤波电路，所述共模低通滤波电路包括共模变压器、滤波电容和阻尼电阻，电容星形网络的一端连接PWM电源和共模变压器的漏感，电容星形网络的另一端连接共模变压器的初级绕组，共模变压器的漏感另一端连接滤波电容，滤波电容的另一端连接阻尼电阻，阻尼电阻的另一端连接共模变压器的漏感另一端和接地端，通过共模变压器的漏感代替三相差模滤波电感，消除差模电压的谐波成分。
作为本发明的进一步技术方案：所述电容星形网络由电容C11、电容C12和电容C13组成。
作为本发明的进一步技术方案：所述共模变压器包括初级绕组L1和漏感L2，漏感L2包含三个独立的绕组L21、L22和L23。
作为本发明的进一步技术方案：所述滤波电容包括电容C21、电容C22和电容C23。
作为本发明的进一步技术方案：所述阻尼电阻包括电阻R11、电阻R12和电阻R13。
作为本发明的进一步技术方案：所述共模变压器的漏感、滤波电容和阻尼电阻组成RLC滤波电路。
作为本发明的进一步技术方案：所述电容C11、电容C12和电容C13的连接点为共模电压检测点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的CLCR型无源滤波器将差模电感集成到共模变压器中，利用共模变压器的漏感来代替三相差模滤波电感，不仅可以消除差模电压的谐波成分，还可以减少滤波器的磁芯数量。传统的无源滤波器只能抑制差模电压的谐波成分，而无法抑制共模电压。本发明提出基于CLCR滤波器的差模和共模电压抑制方法可以同时有效地抑制共模电压和差模谐波。
附图说明
图1是CLCR型无源滤波器的拓扑结构图；
图2是CLCR型无源滤波器单相差模等效电路图；
图3是CLCR型无源滤波器单相耦合互感的共模等效电路图；
图4是CLCR型无源滤波器单相无耦合互感的共模等效电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1所示，一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其中，CLCR滤波器包括电容星形网络和共模低通滤波电路，所述共模低通滤波电路包括共模变压器、滤波电容和阻尼电阻，阻尼电阻用于提高系统稳定性，抑制系统谐振。电容星形网络的中点用于检测共模电压。检测到的共模电压被转移到共模变压器的初级绕组。共模低通滤波电路由共模变压器和滤波电容组成，用于消除共模电压。RLC滤波电路由共模变压器的漏感、滤波电容和阻尼电阻组成，可以抑制差模电压的谐波成分。本发明中的CLCR型无源滤波器应用共模变压器的漏感来代替三相差模滤波电感，不仅可以消除差模电压的谐波成分，还可以减少滤波器的磁芯数量。
实施例2：在实施例1的基础上，电容星形网络由电容C11、电容C12和电容C13组成。共模变压器包括初级绕组L1和漏感L2，漏感L2包含三个独立的绕组L21、L22和L23。滤波电容包括电容C21、电容C22和电容C23。阻尼电阻包括电阻R11、电阻R12和电阻R13。
工作原理如下：如图2所示，变换器三相电流在共模变压器铁芯中产生的磁通也等于零。因此，在CLCR滤波器的差模等效电路中，变换器的差模分量对共模变压器的感应电压也为零。
如图3和图4所示，一般基频设定为50Hz，调制比M设为1，在得到滤波电感Ls和滤波电容C2之间的关系式后，可以确定适当的阻尼电阻值。根据等效电路可以计算出无源电路共模电压的传递函数：
本发明中的CLCR型无源滤波器对共模电压也有良好的抑制作用。在共模等效环路中存在共振频率，在理想情况下，变压器一次侧的输入电压应该是稳定的，与系统输出的共模输入电压一致。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，包括电容星形网络和共模低通滤波电路，其特征在于，所述共模低通滤波电路包括共模变压器、滤波电容和阻尼电阻，电容星形网络的一端连接PWM电源和共模变压器的漏感，电容星形网络的另一端连接共模变压器的初级绕组，共模变压器的漏感另一端连接滤波电容，滤波电容的另一端连接阻尼电阻，阻尼电阻的另一端连接共模变压器的漏感另一端和接地端，通过共模变压器的漏感代替三相差模滤波电感，消除差模电压的谐波成分。
2.根据权利要求1所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述电容星形网络由电容C11、电容C12和电容C13组成。
3.根据权利要求2所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述共模变压器包括初级绕组L1和漏感L2，漏感L2包含三个独立的绕组L21、L22和L23。
4.根据权利要求3所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述滤波电容包括电容C21、电容C22和电容C23。
5.根据权利要求1所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述阻尼电阻包括电阻R11、电阻R12和电阻R13。
6.根据权利要求1所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述共模变压器的漏感、滤波电容和阻尼电阻组成RLC滤波电路。
7.根据权利要求2所述的一种基于CLCR滤波器的谐波抑制方法，其特征在于，所述电容C11、电容C12和电容C13的连接点为共模电压检测点。
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