TW224551B - - Google Patents

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224551 經濟部中央標準局3工消资合作社印5衣 A6 B6 五、發明説明（） 發明背長 1 發明頜域 本發明揭示一種有源濾波器，用以《流濾波，且視情 形用於改善單相架空接觸線激勵機關車之功因。 習用技術說明 沿著鐵路軌道側之電傳資訊輸送線，會因牽引電流在 架空接觸線內流動、及經軌道及大地回轉到變動所，而遭 受干擾。組合形成迴路，其產生磁場，且主要造成在 架空導體上之干擾。如果導體沒有保護金屬護套，則干擾 情形更槽。 沒有任何保護措施下，在低霄流導體上所產生干擾電 壓，對人、或對m廠會產生意外，且會造成故障。鐵路運 輸系統及公眾網路在橫向距離達2到3公里範圍，易受此 干擾影響。 單相架空接觸線激勵機關車，裝配有交/直流（ AC/CD )轉換器。在多數法國製機關車上，該轉換器 是.fe合橋式電路型式。這些整流器橋式《路在自然交換模 態中作業，其意即％抗功率消耗，及失眞產生再傳輸到架 空接觸線。 有關添加輸入有源濾波器已經相當努力進行，以便降 低此種主要由自然交換模態電源橋式電路所造成之干擾。 原理是提供控制電流源平行於架空接觸線，且能注入充分 振幅電流到後者內。根據連玉_J1L，例如， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公泣） {請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) •τ r 24551 A6 B6 五、發明説明（） 2 牽引變壓器輔助繞組之m流迴路電壓反相器。直流供應到 反相器，必需具有振幅大於峰値二次電壓。 迄今這項努力尙未得到任何可實際使用之裝置。爲克 服該缺點，本發明提案一種有源逋波器，具有多數電壓位 一一-------- ^，苔玄^1供_.廛_箧_流諧：彼省顯著致果。 發明概述 本發明在於有源濾波器，用過濾電流及視情形改善單 相架空接觸線激勵機關車之功因，包含：裝置用來收集該 架空接觸線所供應之電壓；及裝置用來分布電壓到該機關 車之牵引設備及輔助設備；在交換電流側上串聯連接、.且 以個別獨立直流電壓所供給之2個或更多强制交換模態橋 式電路；n、數.¾炎,.l...,.mil霞篮莖....m交蓋」.......庭骸橋茸 電路直I鬣膨巍合秦暴赳—之'王周、,里垦農,1，產、生...%M3A 在單相側—t 該電流供給到該收寒及分.奔裝_置，補值該一機 —*'* 二 ,.,〆·〆*·*、,，*·· W···*— W..I·. ~ ----------------------... . . ......〆* ~ 關車之該牽引設備及該輔助設備所產生之諧波頻率、及視 情形所消耗之，電抗功率，且再傳輸到該架空接觸..線。 蛵濟部中央標準局®工消费合作社印¾ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •T . 收集器及分布器裝置，大致包含輸入變壓器。本實例 中，有源濾波器可以在交變電流側上連接： 一到輸入變壓器專用二次繞組： -到特定變壓器二次繞組，其一次側並接輸入變壓 之一次側； -串聯電感器，該串聯連接組合並接输入變壓器之一 次側繞組； 冬紙張尺度適用t國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公犮) 224551 經涪部中央標準局3工消費合作社印s A6 B6 五、發明説明（） , 3 -到二次繞組之部份或全部，供給牽引設備或輔助設 備，或 —到一次繞組之部份。 橋式電路有利地包含具有强制開啓及關閉交換之雙向 固態開關形式之分路。 這些開關可各包含二極體，反相並聯連接於I GBT 爾;晶髅、MCT閘流體、或GTO閘流體。 如果有源濾波器包含二個橋式電路，一個可供給德：流 電壓，其電壓値爲供給另一橋式電路直流m壓之3倍。這 些直流電之一，可以直流電壓產生器來供應，而另一以電 容器供應。 如果有源濾波器包含三個橋式電路，各可在相同直流 電壓下供應。 本發明將更好了解，且本發明之優點及特徵，以下列 非限制實例所提及之詳細說明，及參照附圖，將明白顯現 圖示之簡里說明 圖1所示爲根據本發明而裝配有有源濾波器之電動機 關車輸入變壓器； 圖2至5所示爲根據本發明之有源濾波器之各種接線 到電動機關車輸入變壓器； 圖6是根據本發明有源濾波器控制系統之方塊示意圖 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -έ r 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规恪（210 X 297公發） 224551 A6 B6 五、發明説明（） (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 實施例詳細il明 圖1所示是根據本發明而裝配有有源濾波器8之電動 機關車輸入變壓器1。變壓器1具有二次繞組2、及多數 二次繞組3、4及5。二次繞組3及4供應負載6及7， 其可以是牽引設備或輔助設備.。被動濾波器可連接到二次 繞組3及4例如，可包含成串聯之電感器及m容器 Ο 二次繞組5供應N個之强制交換橋式電路1 0、1 1 等，在交變電流側成串聯連接，且由獨立直流電壓Ui、 U 2.........，U N來供應。 被動濾波器9可以添加到系統。其可配置在二次繞組 5及有源濾波器8之間。其可包含兩個電感器串聯連接在 二次繞組5之一端及有源濾波器之間，及電容器連接該兩 電抗器共用點到二次繞組5之另一端。 參照圖2，輸入變壓器1 7供應負載6及7。有源濾 波器8連接到變壓器18之二次繞組，其一次繞組並接輸 入變壓器1 7 —次繞組。 經濟部中央標準局肖工消費合作社印5农 參照圖3，相同輸入變壓器1 7供應負載6及7。在 此有源濾波器8串聯連接電感器1 2。有源濾波器及電感 器1 2之串聯組合，並接輸入變壓器之一次繞組。 參照圖4，输入變壓器1 3具有二次繞組，其供給負 載6、7及1 4。有源濾波器8並接部份之二次繞組，供 應負載1 4。如果需要，其能並接全部二次繞組，另言之 ，其可並接負載1 4。 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)甲·1規格（210 X 297公垃） 224551 A6 B6 五、發明説明（） ^ 5 (請先閲讀背面之注意事項再場寫衣頁) 參照圖5，输入變壓器1 5供給負載5、7及1 6。 有源濾波器8並接输入變壓器15之部份一次繞組。 現在將以實例說明狀況，其中有源濾波器8包含兩個 橋式電路10及11 (見圖1)。 橋式電路1 1以直流電壓U 2來供給，其可以是供應 輔助竜路之電壓，且傳送電壓I。橋式髦路1 Π)以直流電 壓供應來供給，其可以是跨在電容器之電壓111，其等於 3 U 〇 因跨在橋式電路1 1之DC電壓是相當低（例如 500伏特），橋式電路可使用IGBT電晶體。如此各 橋式電路之分路，包含二極體反相並聯於電晶體。然後， 橋式電路1 1能在十分髙頻率作業。其供應電壓V2，其 < r 1 具三態、IkU，0及一 U。 因跨在橋式電路1 0之電壓是相當高（如果u = 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 5 0 0伏特（V)，則爲1 5 0 Ον)，所以使用GTO 閘流體。其具有交換熱限制。如此，各橋式電路1〇之分 路，包含二極體反相並連於GTO閘流缠.。橋式電路1 〇 在低頻下作業。其供電壓乂1，其具有3態：Ui、Ο或 —UiIUi— 3u° 供應到繞組5之電壓Vs，是組合兩橋式電路電壓之 結果；Vs=Vi+V2。因此，亀壓Vs能决爲9種狀態任 何之一：Ui+u ，Ui，Ui— u ，Ull·，Ο ，一 u ， —Ui+u’ 一 Ui 及一ti/'一 u (以 Ui=3u) 0 圖6所示根據本發明用於有源濾波器之控制系統作業 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公坌） 224551 A6 ___-_B6_ .五、發明説明（） g 。有源濾波器著以2個環路來控制：諧波處理器迴路2 0 、及控制供給橋式《路1 0之電容器《壓Ui之迴路2 1 0 迴.路2 0是有源濾波器迴路，有關處理諧波及視情形 之功因改變。根據逋當之優先性，使處理最佳。最迥;先 性，例如，可在噪聲音電流（或等效之干擾電流）處理。 方塊2 2代表機關車之電力電路：輸入變壓器、橋式 整流器。端2 3載荷量度干擾電流，即，諧波。這些以應 用快速傳利葉轉換成輸入資料之處理器2 8來處理，根據 識別優先性處理諧波（頻率、加權性選擇），及應用反俥 利葉轉換。 信號頻譜數位化處理，建立用於將要補償電流諧波之 參考。該參考供給到電路27。 迴路21控制有源濾波器二次繞組中電流之基頻，而 保持電壓！^不變，且等於其參考値Ud r e f ) = 3 u ο 迴路2 1量度跨接電容器之電壓^^^，而比較器2 9 比較該量度値和該參考値。 校濟部中央標準局员工消費合作社印製 (斤先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 這些値差“供給到比例積分控制器3 0之輸入。 如此在有源濾波器二次繞..姐..中產生在基頻之電流。經有源 濾波器橋式電路之整流後，如此產生直流，^控制跨在霉 容器之電壓。 電路2 7建立有有源濾If電流基頻、及諧波參考 Is(ref)。比較器32比較電流Is(ref)及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公;!i ) 224551 ' A6 _—_ B6_ 五、發明説明（） 7 I»(二次繞組5置度之電流），而產生《流差△〖^，其 將是爲零。 △ Is經個別橋式電路1 0及1 1之控制電路3 3及 3 4成零。電路3 3及3 4是邏輯電路，且其編號和橋式 電路編號相同。控制器3 5接收電流差AIS，並輸出指 示到全部的强制交換模態橋式髦路。 髦路3 8處理量度電壓1；1及1；2(如果有N個橋式m 路，則直到Un)。電路3 9是邏輯髦路，其區分各電壓 源111及112(適用到Un)之狀態。 本發明使用小數量組件，其優於其可靠性、整體大小 及質量，是用於車廂內控制板上所使用任何設備之基本規 範。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) —裝. .線. 經濟部中央標準局HK工消費合作社印¾ 本紙張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4规格（210 X 297公砬）

Claims (1)

1. 224551 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1 ·—種有源濾波器，用於過濾镰流並視情形改善單 相架空接觸線激勵機關車之功因，包含：裝置，用來收集 該架空接觸線所供應之電壓；及裝置用，來分布電壓到該 機關車之牽引設備及輔助設備；二個或更多强制交換模態 橋式電路，串聯連接在該交變電流側、及以個別獨立直流 電壓來供給；及控制系統，其强制該橋式電路交換，自該 橋式電路之直流電壓組合所得到不同電壓位準，產生交變 電流在單相側上，該電流供給到該收集及分布裝置，補償 該機關車之該牽引設備及該輔助設備所產生之諧波頻率， 及視需要所消耗之電抗功率，且再傳輸到該架空接觸線。 2 .如申請專利範圍第1項之有源濾波器，其中該收 集及分布裝包含輸入變壓器。 3. 如申請專利範圍第2項之有源濾波器，在該交變 電流側上，連接到該輸入變壓器之專用二次繞組。 4,·'ν 4. 如申請專利範圍第2項之有源濾波器，其中該交 變電流側上，連接到特定變壓器之二次繞組，在該一次繞 組並接該輸入變壓器之一次繞組。 經濟部中央標準局Π工消費合作钍印s 5. 如申請專利範圍第2項之有源濾波器，在該交變 電流側上，串聯連接於電感器，該串聯連接組合並接該輸 入變壓器之一次繞組。 6. 如申請專利範圍第2項之有源濾波器，在該交變 電流側上，連接全部、或部份之二次繞組，供給該牽引設 備、或該輔助設備。 7. 如申請專利範圍第2項之有源濾波器，在交變電 本紙張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格（2】0 X 297 ^^) 1〇 - 82. 5. 10,000 以 4551 A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局β工消費合作社印«'Ι-Λ 六、申請專利範圍 流側上，連接到部份之該一次繞組。 8 .如申請專利範圍第1項之有源濾波器，其中該橋 式電路，包含具有强制開啓及關閉交換之雙向固態開關所 形成之分路。 9 .如申請專利範圍第8項之有源濾波器，其中該固 態開關，各包含二極體反相並連於I GBT電晶體。 1 0.如申請專利範圍第8項之有源濾波器，其中該 固態開關，各包含二極體反相並連於GTO閘流髅。 1 1.如申請專利範圍第8項之有源濂波器，其中該 固態開關，各包含二極體反相並連MCT閘流髋。 1 2.如申請專利範圍第1項之有源濾波器，包含兩 個橋式電路，其一以直流電壓來供給，其値是供給另一橋 式電路之直流電壓的3倍。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之有源濾波器，其中 供給該橋式電路之直流電壓，以直流產生器提供給該櫥式 電路之一，且以電容器供給該橋式電路之另一。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之有源濾波器，其中 該控制系統包含諧波頻率處理機迴路、及電容器電壓控制 迴路。 1 5.如申請專利範圍第1項之有源濾波器，包含三 個橋式電路，各以個別直流電壓供給，該三個直流.電壓之 値是相同的。 1 6.如申請專利範圍第1項之有源濾波器，其中該 控制系統包含處理器，使能選擇將要補償之諧波頻率。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝_ 訂. .線· 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） J1 - 82. 5. !〇,〇〇〇