CN200962524Y - 一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器 - Google Patents

Abstract

一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器，即单独串联非谐振注入式电力混合滤波器，包括无源滤波器、有源滤波器、单独串联非谐振注入支路，有源滤波器通过单独串联非谐振注入支路与无源滤波器并联后接入电网，单独串联非谐振注入支路包括耦合变压器、电容C_G，有源滤波器产生的动态补偿电流经耦合变压器、电容C_G后注入电网。本实用新型根据需要的无源滤波容量与有源滤波容量的比值，设计电容C_G及注入支路的总电感在基波频率上的阻抗的比值，使有源滤波器的容量大大降低，故降低了混合滤波器的成本。由于单独串联非谐振注入支路不对基波谐振，元器件不会频繁、大量充放电，故元器件不易老化，大大提高了该混合滤波器的使用寿命。

Description

一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器

技术领域

本实用新型涉及电力混合滤波器，具体地说，涉及一种能够使有源滤波器的容量大大降低，能够提高滤波效率，并能够防止电路中的元器件老化的电力混合滤波器。

背景技术

如图1所示，它是现有技术中的一种电力混合滤波器。有源滤波器4通过耦合变压器3与无源滤波器2串联之后形成混合滤波器，再以并联的方式接入电网1，但是有源滤波器的容量较大，而且有源滤波器所产生的补偿电流需要经过无源滤波器组才能注入电网，动态补偿能力较差，同时，有源滤波器的主电路需要承受基波电压。如图2所示，它是现有技术中的另一种电力混合滤波器。它是以多组单调谐滤波器6和一组二阶高通滤波器组成的无源滤波器PF作为无源部分，有源部分通过耦合变压器3与基波串联谐振电路并联，再与无源部分串联之后，以并联的方式接入电网1，此时，耦合变压器3的绕组无需承受基波电压。如图3所示，它是现有技术中的第三种电力混合滤波器，它具有专门设计的注入支路，注入支路下面的电容C₁和电感L₁构成基波谐振电路，上面的注入电容C_G通过合理取值，在进行一定容量的无功补偿的同时还可确保有源滤波器输出的补偿谐波绝大部分都能够注入到电网，其中，使电容C₁、电感L₁对于基波谐振，耦合变压器3的绕组不承受基波电压，能够使得有源滤波器的容量大大减小，但是，由于电容C₁、电感L₁对于基波处于谐振状态，频繁充放电，元器件容易老化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种滤波效率高、成本低、动态响应速度快、具有防止元器件老化功能的电力混合滤波器。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型设计一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器，包括无源滤波器、有源滤波器，其特征在于：还包括有用于连接所述有源滤波器与无源滤波器的单独串联非谐振注入支路，有源滤波器通过单独串联非谐振注入支路与无源滤波器并联后形成混合滤波器，再接入电网，单独串联非谐振注入支路包括耦合变压器、电容C_G，所述有源滤波器产生的动态补偿电流经耦合变压器、电容C_G后注入电网。

所述单独串联非谐振注入支路上还设有电阻R₁，其与电容C_G并联连接。

所述单独串联非谐振注入支路还包括有电感L₁，其与电容C_G串联连接。

所述单独串联非谐振注入支路上还设有电阻R₂，其与电容C_G并联连接。

本实用新型通过在传统的电力无源滤波器与有源滤波器之间增加了单独串联非谐振注入支路，根据需要的无源滤波容量与有源滤波容量的比值，设计单独串联非谐振注入支路中的电容C_G在基波频率上的阻抗与注入支路中的总电感在基波频率上的阻抗的比值，使有源滤波器的容量比传统的电力混合滤波器的容量大大降低，使有源滤波器的容量只占总容量的10％以下，大大降低了混合滤波器的成本。一般地，电网中存在基波的同时存在各次谐波分量，不过基波电压比谐波电压大很多，采用无源滤波器只能虑除固定不变的谐波次数和容量，当谐波动态变化时，需要由有源滤波器来跟踪消除。为了降低根据需要设计有源滤波器的容量，在基波频率处，使电容C_G的阻抗比注入支路中的总电感大很多，使得有源滤波器的主电路承受很小的基波电压，于是，承受很小的基波电压的有源滤波器的主电路容量不受基波电压大小的限制，可以根据所需要虑除的动态谐波的容量大小来设计有源滤波器的容量，同时，由于注入支路中的电容C_G与注入支路中的总电感(包括L₁和耦合变压器的副边等构成的总电感量)不对基波谐振，于是，元器件不会频繁、大量地充放电，所以元器件不容易老化，从而克服了元器件易于老化的问题，大大提高了电力混合滤波器的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是现有技术中的一种电力混合滤波器。

图2是现有技术中的另一种电力混合滤波器。

图3是现有技术中的第三种电力混合滤波器。

图4是本实用新型能够提高滤波效率的电力混合滤波器的实施例一电路图。

图5是图4所示的单独串联非谐振注入支路部分的局部放大图。

图6是本实用新型能够提高滤波效率的电力混合滤波器的实施例二电路图。

图7是图6所示的单独串联非谐振注入支路部分的局部放大图。

图8是本实用新型能够提高滤波效率的电力混合滤波器的实施例三电路图。

图9是图8所示的单独串联非谐振注入支路部分的局部放大图。

图10是本实用新型能够提高滤波效率的电力混合滤波器的实施例四电路图。

图11是图10所示的单独串联非谐振注入支路部分的局部放大图。

具体实施方式

实施例一：

如图4所示，它是本实施例的电路图。一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器，包括无源滤波器2、有源滤波器4，有源滤波器4包括有电压型逆变器41、输出滤波器42。本技术方案还包括用于连接所述有源滤波器4与无源滤波器2的单独串联非谐振注入支路5，有源滤波器4通过单独串联非谐振注入支路5与无源滤波器2并联后形成混合滤波器，再接入电网1，单独串联非谐振注入支路5包括耦合变压器3、电感L₁、电容C_G，见图5，其中电容C_G与电感L₁串联连接，耦合变压器3一端接在电容C_G与电感L₁之间，所述有源滤波器4产生的动态补偿电流经耦合变压器3、电容C_G后注入电网1，与无源滤波器2一起联合滤除电网1的谐波。

其中，在本技术方案中，无源滤波器2消除大部分的固定谐波，有源滤波器4消除剩余的动态谐波。单独串联非谐振注入支路5根据需要的无源滤波容量与有源滤波容量的比值，设计单独串联非谐振注入支路5中的电容C_G在基波频率上的阻抗与单独串联非谐振注入支路5中的总电感在基波频率上的阻抗的比值，使有源滤波器4的容量比传统的电力混合滤波器的容量大大降低，由于单独串联非谐振注入支路5中的电容C_G与注入支路中的总电感(包括电感L₁和耦合变压器的副边等构成的总电感量)不对基波谐振，即当 $\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_1{C}_G}}\≠f_0$ 时(频率f₀是基波频率，其频率为50HZ)，电容C_G、电感L₁不对基波谐振，并且在基波频率处，电容C_G的阻抗比单独串联非谐振注入支路5中的总电感大很多，使得有源滤波器4的主电路承受很小的基波电压(一般地，电网中存在基波的同时存在各次谐波分量，不过基波电压比谐波电压大很多，采用无源滤波器只能虑除固定不变的谐波次数和容量，当谐波动态变化时，需要由有源滤波器来跟踪消除。为了降低根据需要设计有源滤波器的容量，在基波频率处，使电容C_G的阻抗比注入支路中的总电感大很多，使得有源滤波器的主电路承受很小的基波电压，于是，承受很小的基波电压的有源滤波器的主电路容量不受基波电压大小的限制，可以根据所需要虑除的动态谐波的容量大小来设计有源滤波器的容量。)，有源滤波器4的容量可以减小，同时元器件不会频繁、大量地充放电，于是元器件不容易老化。

实施例二：

为了进一步完善实施例一所述的技术方案，以达到在很大的频率范围内进行谐波补偿的目的，因此在实施例一的单独串联非谐振注入支路5中增加了一个电阻R₂，其中该电阻R₂与电容C_G并联连接，见图6、图7，该电阻R₂相当于增加了单独串联非谐振注入支路5的Q值，其中Q值是品质因数，使得单独串联非谐振注入支路5的通频带大大增加，实现了可以在很大的频率范围内进行谐波补偿的目的。

实施例三：

如图8所示，它是本实施例的电路图。一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器，包括无源滤波器2、有源滤波器4，有源滤波器4包括有电压型逆变器41、输出滤波器42。本技术方案还包括用于连接所述有源滤波器4与无源滤波器2的单独串联非谐振注入支路5，有源滤波器4通过单独串联非谐振注入支路5与无源滤波器2并联后形成混合滤波器，再接入电网1，单独串联非谐振注入支路5只包括耦合变压器3、电容C_G，见图9，所述有源滤波器4产生的动态补偿电流经耦合变压器3、电容C_G后注入电网1，与无源滤波器2一起联合滤除电网1的谐波。采用本实施例的技术方案，可以满足谐波补偿速度要求很高的场合，此时，由于取消了电感L₁，于是，经耦合变压器3的副边感应过来的补偿电流直接通过电容C_G注入电网1，而不会在电感L₁上分流，同时，电感L₁作为动态元器件，会延缓响应的速度。

实施例四：

为了进一步改善实施例三所述的技术方案，以达到在很大的频率范围内进行谐波补偿的目的，因此在实施例三的单独串联非谐振注入支路5中增加了一个电阻R₁，其中该电阻R₁与电容C_G并联连接，见图10、图11，该电阻R₁相当于增加了单独串联非谐振注入支路5的Q值，其中Q值是品质因数，因此使得单独串联非谐振注入支路5的通频带大大增加，实现了可以在很大的频率范围内进行谐波补偿的目的。

总之，本实用新型虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，显然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型。因此，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型的范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种能够提高滤波效率的电力混合滤波器，包括无源滤波器(2)、有源滤波器(4)，其特征在于：还包括有用于连接所述有源滤波器(4)与无源滤波器(2)的单独串联非谐振注入支路(5)，有源滤波器(4)通过单独串联非谐振注入支路(5)与无源滤波器(2)并联后形成混合滤波器，再接入电网(1)，单独串联非谐振注入支路(5)包括耦合变压器(3)、电容(C_G)，所述有源滤波器(4)产生的动态补偿电流经耦合变压器(3)、电容(C_G)后注入电网(1)。

2、根据权利要求1所述的电力混合滤波器，其特征在于：所述单独串联非谐振注入支路(5)上还设有电阻(R₁)，其与电容(C_G)并联连接。

3、根据权利要求1所述的电力混合滤波器，其特征在于：所述单独串联非谐振注入支路(5)还包括有电感(L₁)，其与电容(C_G)串联连接。

4、根据权利要求3所述的电力混合滤波器，其特征在于：所述单独串联非谐振注入支路(5)上还设有电阻(R₂)，其与电容(C_G)并联连接。

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