[發明專利]一種低阻高通濾波器

在審

• 申請號: 201410398064.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104135005A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 李群湛;李子晗;趙元哲;王保國;李亞楠;范紅靜
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H03H5/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路供電和電力系統供變電技術領域，特別涉及高通電力濾波器。

背景技術

電力電子技術的飛速發展，改善了電網供電性能，越來越廣泛地應用在國民經濟的各種領域，但與此同時,電網中的這些電力電子(非線性)設備的使用也引起了不容忽視的諧波問題，并且日益嚴重。

隨著二極管不可控整流器和晶閘管半控型整流器向基于IGBT、IGCT等全控性器件的交-直-交變流器的發展，呈現出功率因數大大提高(接近于1)、較低次諧波電流顯著改善、更高次諧波反而增加的特點，更容易激發電網產生諧波諧振或諧波放大，造成諧波過電流、過電壓等現象，危害系統的供電、用電設備，嚴重時還會影響電網的安全可靠運行。近年來，隨著交直交列車在電氣化鐵路上的廣泛使用，諧波諧振造成電氣化鐵路的供電設備損壞，甚至影響正常、安全運行的案例時有發生。

解決更高次諧波及其引發諧波諧振的最經濟、最有效的措施是使用高通濾波器。

傳統的高通濾波器分為一階、二階、三階及C型幾種。一階高通濾波器的優點是結構簡單，造價低，運行維護方便，缺點是工頻功率損耗大；為了減少工頻功率損耗，發展了二階、三階及C型高通濾波器，但這些高通濾波器一個突出的缺點是在工頻下吸收系統的容性無功功率，不適于越來越多的高功率因數(接近于1)場合，否則，將造成過補償，反而降低功率因數。

為了消除高通濾波器的無功影響，發明了不吸收基波無功的新型高通濾波器。專利《一種串并聯隔離無源電力濾波器》(申請號：200710022981.X)中提出了一種電容器、電抗器并聯，其再與另一電抗器和電阻器并聯后串聯的新型高通濾波器；申請人提出了一種最簡結構和最低成本的《牽引供電用和三相電力供電系統用二階阻波高通濾波器裝置》(申請號：201110257058.0)，這些新型濾波器都具有基波下不吸收基波無功功率、高頻下呈低阻抗以利諧波通過的特性。

應用中，高通濾波器與產生諧波的非線性設備相并聯，它在更高次諧波(更高頻率)下呈現出比系統更低的阻抗，以便在高通濾波器與系統的分流中讓更多的諧波電流流入高通濾波器而不是流入系統。上述高通濾波器在高次諧波(更高頻率)下都可等效成一個電阻器，其電阻值不隨頻率改變而為常值，并且由于電阻器還用于限制合閘電流，故其電阻值不能選的太小，否則就影響了其濾波和抑制諧振效果的提升。本發明提供一種低阻高通濾波器，這種濾波器可以隨著諧波次數(頻率)增高，產生比如上高通濾波器的電阻值更低的阻抗，進而增強高頻濾波效果，更有效地抑制高頻諧振。

發明內容

本發明的目的是提供一種低阻高通濾波器，它能更有效地濾除更高次諧波，更有效地抑制高頻諧振，提高供電質量。

實現發明目的所采用的技術方案為：一種低阻高通濾波器，由電容器一(C₁)、電抗器(L)、電容器二(C₂)、電阻器(R)以及開關一(K₁)、開關二(K₂)組成；電容器一(C₁)與電抗器(L)組成并聯體一(P₁)，電容器二(C₂)與開關二(K₂)串聯后與電阻器(R)組成并聯體二(P₂)，并聯體一(P₁)與并聯體二(P₂)相串聯；投入運行時，先合開關一(K₁)，待低阻高通濾波器進入穩態后再合開關二(K₂)；退出運行時，先切開關一(K₁)，待電容器一(C₁)和電容器二(C₂)放電后再切開關二(K₂)。

電容器二(C₂)的絕緣按系統額定電壓考慮，其容量主要由流過的諧波電流及其產生的諧波電壓的乘積決定。

本發明的工作原理是：利用電抗器感抗隨頻率增加而增加、電容器容抗隨頻率增加而減少的特性，使電容器二(C₂)與電阻器(R)并聯后的阻抗隨頻率增加而降低，頻率(諧波次數)越高，阻抗就越小，濾波效果更好，抑制高頻諧振能力更強。電阻器(R)對電容器二(C₂)有阻尼作用，不會引起新的諧振。