CN201576940U - 一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置 - Google Patents

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郑笑风
杜华
黄群
朱华
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Abstract

一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置，包括：在电网(1)和负载(5)之间，电抗器L1(2)为串联连接，LC谐振回路(3)为并联连接，功耗电阻R1(4)并联在输出端上。其优点是：通过电抗器L1、LC谐振回路和功耗电阻R1组成抑制器的电路拓扑，共同完成抑制谐波的作用；电抗器L1抑制输入电流的启动冲击、平缓输入电流尖峰、补偿输入电流间断时负载对电能需求；LC谐振回路可以使输入电流的奇次谐波分量从LC谐振回路流回电网，维持设备输入电流的连续和近似正弦；功耗电阻R1可吸收电抗器L和LC谐振回路这些储能元件在输入断开时内部能量的泄放，并消除或减少抑制器输出的尖峰和杂波。

Description

一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置
技术领域
本实用新型涉及电工技术领域，具体的说是一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置。
背景技术
军用电子设备在电磁兼容性传导干扰试验(GJB151A-97/CE101)中的超标问题，已成为电磁兼容性试验项目中的瓶颈问题，其原因主要是由于电子设备开关电源(或软开关电源)内部的整流滤波回路造成的：整流滤波回路造成电子设备输入电流不再保持正弦形态，而成为间隔的、较大峰值的脉冲波。按照傅里叶变换原理，这个脉冲波可以分解为无数奇次正弦函数，且低次(3、5、7、9、11)正弦函数幅值较大，表现为低次谐波分量很大，由此造成的低次谐波传导干扰也很大，最终使得电子设备在CE101试验中50Hz的3～11倍频点上超标。虽然设备输入端一般都采用了军用电网滤波器，但由于电网滤波器的“低通”性能，仅对高频(50kc以上)传导干扰有抑制效果(CE102试验项目)，对于低频段，特别是50Hz的3～11倍频，则收效甚微。
在开关电源前串入“有源”功率因数校正器，可以保持电网电流波形基本正弦波且与电网电压波形同相位，不仅极大地提高电源的功率因数，而且有效的降低电流奇次谐波分量的传导干扰。但功率因数校正器也有一些限制场合：1、功率因数校正器是AC/DC模块，即AC220V输入DC360V输出。对开关电源来说，DC360V输入值相当于AC264V的输入值，即电源长期处在高位电压输入状态工作，其负载能力和可靠性将有所下降；2、机柜或机箱设备的交流风扇等设备不能直接使用；3、功率因数校正器成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对单相小功率军用电子设备的传导干扰问题，采用“无源”方式制作电网谐波抑制器，抑制器保持交流输出状态，为军用电子设备解决电磁兼容传导干扰问题提供了一种方便、经济、可靠的装置。
本实用新型一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置，包括：在电网1和负载5之间，电抗器L12为串联连接，LC谐振回路3为并联连接，功耗电阻R1 4并联在输出端上。
LC谐振回路3由3个LC谐振单元组成，谐振点分别为50Hz的3、5、11次频点。
本实用新型一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置的优点在于：通过电抗器L1、LC谐振回路和功耗电阻R1组成抑制器的电路拓扑，共同完成抑制谐波的作用；电抗器L1抑制输入电流的启动冲击、平缓输入电流尖峰、补偿输入电流间断时负载对电能需求；LC谐振回路(L3C3、L5C5、L11C11)可以使输入电流的奇次(3～11)谐波分量从LC谐振回路流回电网，维持设备输入电流的连续和近似正弦；功耗电阻R1可吸收电抗器L和LC谐振回路这些储能元件在输入断开时内部能量的泄放，并消除或减少抑制器输出的尖峰和杂波。
附图说明
图1为采用“无源”方式抑制电网谐波的装置的电路原理图。
具体实施方式
根据图1所示，一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置，包括：在电网1和负载5之间，电抗器L12为串联连接，LC谐振回路3为并联连接，功耗电阻R14并联在输出端上。
LC谐振回路3由3个LC谐振单元组成，分别为谐振点为50Hz的3、5、11次谐波频点。
1、电抗器L1设计要求
电抗器L1的设计首先要根据负载电流的大小来确定，L1电感量过大则L1的体积和重量过大，并会造成输出电压波形畸变严重(接近方波)；电感量过小则抑制不住输入电流尖峰，对输入电流的整形有限，给后面的LC谐振回路留下较大负担。电抗器L1要留有一定气隙，保证其电感的线性稳定。气隙过大，电感量小、浪费材料；气隙过小，电感线性差易饱和。
确定L1电感量后，在铁芯和线径选择、气隙计算上既要充分考虑L1体积大小的限制，又要保证L1的电感量在一段频率内(50Hz～1KHz)变化≤5％，同时电抗器内阻损耗不致造成其发热严重。
设计的参数需通过实际试验结果给予适当地调整。
2、LC谐调回路的设计要求
从试验中发现：谐波抑制需几个谐振回路的共同作用，否则，抑制了高次谐波，低次谐波会有所抬头。因此，本实用新型LC谐调回路由三个LC谐振单元组成，谐振频点设计为50Hz的3、5、11次，这样才能保证各次谐波有一个较相同的下降斜率，即下降斜率与CE101试验的限制线斜率一致。每个LC谐振单元为串联型单次谐调回路。
串联型单次谐调回路的谐振条件是：回路中的感抗等于容抗，即：Xl＝Xc。
由于：Xl＝ωL、Xc＝1/ωC、ω＝2Лf；
因此：L＝1/n2ω2C
式中n为50Hz(基波)的奇次倍数。
鉴于50Hz的3～11次频率(150～550Hz)都在低频范围内，LC回路中L铁芯的选择，要充分考虑到各个LC回路设计的谐振频率点，选择合适的铁芯，使之具有较为稳定的电感量。
由于材料性能、工艺制作等方面的偏差，设计计算值还要通过实际试验做出相应的调整。

Claims (2)

1.一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置，其特征在于：在电网(1)和负载(5)之间，电抗器L1(2)为串联连接，LC谐振回路(3)为并联连接，功耗电阻R1(4)并联在输出端上。
2.根据权利要求1所述的一种采用“无源”方式抑制电网谐波的装置，其特征在于：LC谐振回路(3)由3个LC谐振单元组成，谐振点分别为50Hz的3、5、11次频点。
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Wuhan Lingjiu Hi-tech Co., Ltd.

Assignor: China Shipbuilding Industry Corp seventh O nine Research Institute

Contract record no.: 2011420000143

Denomination of utility model: Device adopting 'passive' mode for suppressing electric network harmonic wave

Granted publication date: 20100908

License type: Exclusive License

Record date: 20110704

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20100908