CN214506558U - 一种混合无源滤波器 - Google Patents

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马智泉
李书亚
解绍锋
胡谆
李群湛
查蕾
徐群伟
李培
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Southwest Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Hangzhou E Energy Electric Power Technology Co Ltd
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Southwest Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

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Abstract

本实用新型提供了一种混合无源滤波器，涉及柔性直流配电网供电技术领域。三调谐滤波器和阻波高通滤波器并联后，回路的一端接牵引母线，另一端接地。三调谐滤波器由Zs回路与Zp回路串联组成，Zs回路由电抗器L2与电容器C1并联的整体回路再与电抗器L1串联构成，电抗器L1的另一端接牵引母线。Zp回路由电抗器L3与电容器C2串联的整体回路再与电容器C3并联构成，Zp回路一端接Zs回路，另一端接地；阻波高通滤波器由电容器CF和电抗器LF并联后再与电阻器RF串联构成，电容器CF与电抗器LF并联的一端接牵引母线，另一端接电阻器RF，电阻器RF的另一端接地。用于有效滤除柔性直流配电网中换流器产生的奇次高次谐波。

Description

一种混合无源滤波器
技术领域
本实用新型涉及柔性直流配电网供电技术领域。
背景技术
近几年来，随着柔性直流输电技术的日益成熟，由此衍生出的以直流为主导的柔性直流配电方式，凭借其在技术和经济上的优势，逐渐成为从根本上解决交流配电系统在运行效率、供电可靠性、电能质量等方面问题的有效途径。而作为直流电网和交流电网之间的关键接口设备，模块化多电平换流器(MMC)已经在柔性直流输电系统中获得成功应用，相比于传统的电压源换流器，MMC中的直流母线电压在各个子模块中均匀分配，降低了对开关器件耐压值的要求，但在工程应用中，MMC仍会产生含量较高的低次奇次谐波与高次谐波。在孤岛运行方式下，当MMC所产生的谐波次数与由配电系统所用传输线和负载组成的小系统的自然谐振频率重合时，就会产生谐波谐振，严重影响交流侧母线的电压质量，危害交流侧各种电气设备的安全运行。
现有无源滤波器中，阻波高通滤波器因其良好的滤波特性在谐波谐振抑制中使用的较多，但阻波高通滤波器对低次谐波的滤除效果不佳。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种混合无源滤波器,它能有效地解决柔性直流配电网中阻波高通滤波器对低次谐波滤除效果不佳的技术问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种混合无源滤波器，包括三调谐滤波器和阻波高通滤波器，所述三调谐滤波器与阻波高通滤波器并联形成整体回路后，该整体回路的一端与牵引母线连接，另一端接地；三调谐滤波器由Zs回路与Zp回路串联构成，所述Zs回路由电抗器L2与电容器C1并联的整体回路再与电抗器L1串联构成，电抗器L1的一端与牵引母线连接，Zs回路的另一端与Zp回路的一端连接；Zp回路由电抗器L3与电容器C2串联的整体回路再与电容器C3并联构成，Zp回路的另一端接地；混合无源滤波器为3次、5次、7次谐波提供滤波通路；阻波高通滤波器由电容器CF和电抗器LF并联后再与电阻器RF串联构成，电容器CF与电抗器LF并联的一端与牵引母线连接，另一端接电阻器RF；电阻器RF的另一端接地；混合无源滤波器在基波下发生并联谐振，基波阻抗为无穷大，呈现高阻抗，理想情况下基波电流流经电阻器RF≈0，因此基波损耗理想情况下也等于零；而随着频率的增加，滤波支路的等效阻抗值迅速降低，为高次谐波提供滤波通路，滤除基波外的高次谐波。
所述的混合无源滤波器在基波下的等效阻抗为Zeq(ω)，在h＝3、5、7时，对应的谐波等效阻抗Zeq(hω)≈0，对应滤除3次、5次、7次谐波，当h取较大值时，高次谐波下的等效阻抗Zeq(hω)≈RF，滤除对应高次的谐波，谐波次数h为奇数。
所述的三调谐滤波器，只有串联电抗器L1承受高压，占地面积小，基波损耗低，滤波装置的容量较小，造价较低。
可选地，所述三调谐滤波器不仅是只能滤除3次、5次、7次谐波，这里只是以含量较高的3次、5次和7次谐波为例。
附图说明
图1为本实用新型的原理图。
图2为本实用新型在柔性直流配电网的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，本实用新型提供了一种适用于柔性直流配电网的混合无源滤波器10，包括三调谐滤波器组件和阻波高通滤波器组件，三调谐滤波器组件和阻波高通滤波器组件并联后的整体回路的一端接牵引母线4，另一端接地。
三调谐滤波器包括电抗器L1、电抗器L2、电抗器L3，电容器C1、电容器C2、电容器C3，所述三调谐滤波器由Zs回路与Zp回路串联构成，所述Zs回路由电抗器L2与电容器C1并联的整体回路再与所述电抗器L1串联构成，电抗器L1的另一端接牵引母线4，所述Zp回路由电抗器L3与电容器C2串联的整体回路再与电容器C3并联构成，所述Zp回路一端接Zs回路，另一端接地。
阻波高通滤波器包括电抗器LF、电容器CF、电阻器RF，如图1所示，电抗器LF与电容器CF并联后的整体回路的一端接牵引母线，另一端接电阻器RF，电阻器RF的另一端接地。阻波高通滤波器支路在基波下发生并联谐振，基波阻抗呈现无穷大，理想情况下基波电流不会流经阻波高通滤波器中的电阻器RF，有功功率损耗为零；随着频率的增大，滤波支路等效阻抗值迅速减小，阻波高通滤波器在高频下呈现低阻抗，为高次谐波提供通路。接入系统以后，可以改变原系统的谐振频率，避免谐振的发生。
图2是本实用新型的安装示意图，交流供电系统1输出电能，先后经过断路器2和变压器3至交流侧的牵引母线4的交流负荷5，换流器6输入交流，输出稳定的直流，然后经过直流断路器7和直流变压器8降压后给光伏、充电桩或储能装置9供电，孤岛运行方式下，换流器6将直流转换为交流为负荷5供电，所述混合无源滤波器10与交流母线4并联运行，用以滤除孤岛运行方式下换流器5传递至牵引母线4一侧的谐波电流。

Claims (2)

1.一种混合无源滤波器，包括三调谐滤波器和阻波高通滤波器，其特征在于：所述三调谐滤波器与阻波高通滤波器并联形成整体回路后，该整体回路的一端与牵引母线连接，另一端接地；三调谐滤波器由Zs回路与Zp回路串联构成，所述Zs回路由电抗器L2与电容器C1并联的整体回路再与电抗器L1串联构成，电抗器L1的一端与牵引母线连接，Zs回路的另一端与Zp回路的一端连接；Zp回路由电抗器L3与电容器C2串联的整体回路再与电容器C3并联构成，Zp回路的另一端接地；混合无源滤波器为3次、5次、7次谐波提供滤波通路；阻波高通滤波器由电容器CF和电抗器LF并联后再与电阻器RF串联构成，电容器CF与电抗器LF并联的一端与牵引母线连接，另一端接电阻器RF；电阻器RF的另一端接地；混合无源滤波器在基波下发生并联谐振，基波阻抗为无穷大，呈现高阻抗，理想情况下基波电流流经电阻器RF≈0，因此基波损耗理想情况下也等于零；而随着频率的增加，滤波支路的等效阻抗值迅速降低，为高次谐波提供滤波通路，滤除基波外的高次谐波。
2.根据权利要求1所述的混合无源滤波器，其特征在于：所述的混合无源滤波器在基波下的等效阻抗为Zeq(ω)，在h＝3、5、7时，对应的谐波等效阻抗Zeq(hω)≈0，对应滤除3次、5次、7次谐波，当h取较大值时，高次谐波下的等效阻抗Zeq(hω)≈RF，滤除对应高次的谐波，式中，谐波次数h为奇数。
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