[發明專利]自適應電網濾波器

有效

• 申請號: 201210176503.5
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102810863A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: W.貝耶萊因;A.格布哈特;T.格拉斯;T.韋丁格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H03H7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于改善連接在電能源與干擾源之間的用于將干擾暫態從地送回產生所述干擾暫態的干擾源的輸入端的濾波器的濾波作用的設備、一種用于從電能源向耗電器供應電能的電網和一種用于保護濾波器的方法。

背景技術

電網濾波器是用于減小通過接地電流等引起的干擾發射的電子部件。

接地電流應當理解為從無故障的電力網例如經由接地電容流向地的不期望的電流，所述接地電容例如是可導電部分，如接地的冷卻體或者用地電勢屏蔽的電纜。引起接地電流的原因例如可能是通過開關過程將高頻的開關暫態饋入電力網的功率電子換能器。接地回路通常通過以下方式閉合，即電力網中的其它電部件重新吸收接地電流并送回至電力網中的干擾源。

接地電流可以是高能量的，使得接地電流干擾或甚至損壞吸收接地電流的電部件的功能。此外在這些電器部件與干擾源（如天線）之間的電氣導線發揮作用并且由于接地電流而輻射出干擾發射，這些干擾發射又干擾在接地回路的環境中的其它電部件的功能。同樣，太高的接地電流對人員來說是一種危險，因為在接觸導電部分時這些電流也可能流過人體。因此必須抑制接地回路的極大的擴張。

常規地這通過開頭所述的電網濾波器來進行，所述電網濾波器將干擾源的輸入端與用于地的接地電流的去干擾電容器短路，并從而不允許接地回路擴張到電力網中的其它電部件。此外，由于去干擾電容器的作用有限，需要扼流圈以便在干擾源的輸入端處衰減不可經由去干擾電容器送回的接地電流。由于不可接地的接地電流仍然可能具有非常高的能量，因此所述扼流圈必須具有高的電感值，這使得扼流圈昂貴并且在用于提高電磁相容性的設備中占據很大的空間。

發明內容

因此本發明的任務是在用于減小通過干擾源產生的高頻漏電流的設備中節省空間并且降低成本。

本發明從以下認識出發：在接地的電力網中當該電力網無故障地工作時不會有有效電流流過地。該認識基于以下考慮：用于供應電能的電力網不允許經由地來閉合，因為否則特定的安全設備(例如故障電流保護開關)不會起作用。在實踐中，從電能源輸出的電流為了供應給相之間的耗電器而流動。可選地，這些電流也流經零線。本發明的另一認識是：出于這個原因開頭所述的用于減少接地電流形式的干擾暫態的電網濾波器原則上也允許覆蓋有效電流的頻率范圍并由此可以在整個可用頻率范圍上設計。在例如一相失效的故障情況下，有效電流不是經由已經失效的相而是經由電網濾波器和地而被送回至電源，由此漏電流太大并且可能電網濾波器負荷太高。因此本發明建議，在這種故障情況下這樣來改變電網濾波器，使得有效電流不能經由電網濾波器導出。為此在最簡單的情況下可以減小導出干擾暫態的電容，使得通過提高的阻抗減小在有效電流的頻率范圍中的接地電流。

因此本發明說明一種用于改善連接在電能源與干擾源之間的濾波器的濾波作用的設備，該濾波器被構成為將干擾暫態從地送回產生所述干擾暫態的干擾源的輸入端。所述設備包括用于檢測流過所述濾波器的故障電流的測量裝置并且包括調節裝置，所述調節裝置被構成為按照以下方式改變濾波器的邊界頻率，即在所述測量裝置檢測流過所述濾波器的故障電流時將該故障電流衰減到預定電平以下。通過所述調節裝置可以針對狀況地將濾波器與該故障情況匹配，從而所述濾波器的、在故障情況下以及在正常運行時確保所述濾波器的功能的不同濾波器部件可以組合起來。這不僅節省了濾波器的空間而且還降低了濾波器的成本。所述故障電流在此是在濾波器中錯誤引導的、來自電能源的有效電流，所述有效電流偏離了為其設置的電流路徑，其中所設置的電流路徑通過濾波器和干擾源來引導。

在一種擴展中，所述調節裝置包括開關，所述開關被構成為在所述測量裝置檢測通過濾波器的故障電流時中斷該故障電流。與諸如僅確定存在接地電流而不識別其原因的故障電流保護開關的常規故障機制相反，所說明的設備可以完全有針對性地保護與濾波器連接的部件。由此降低了由于未識別的故障而錯誤地觸發所述設備的概率。

在另一種擴展中，所述濾波器可以具有至少一個電容，并且用于改變濾波器的邊界頻率的所述調節裝置可以構成為提高該電容。所述設備的該擴展使得可以在用于對干擾暫態進行濾除的更寬的頻率范圍上設計所述濾波器中的電容。從而所述濾波器可以配備低電感扼流圈，由此電網濾波器不僅可以成本低廉地實現而且可以緊湊地構造。如果所述提高保持有限，則濾波器本身可以在故障情況下繼續使用，從而向耗電器的功率供應不需要被中斷。這成為與諸如在一般情況下完全中斷電能供應的保險絲或故障電流保護開關的其它電網保護機制的有利區別。