[發明專利]同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法及裝置

在審

• 申請號: 201610259988.2
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105703366A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 黃琛;張凱;劉義;宋文武;陳亮
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;楊曉燕

技術領域

本發明屬于電磁兼容性領域，具體涉及一種同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法及 裝置。

背景技術

在輸電電網中，發電機除了向電網以差模方式輸出電能外，還將同時輸出差模與共模干 擾。差模干擾的特征是兩根供電母線之間的干擾信號相位相反，此類干擾信號在設備內部不 能相互抵消，因此是用電設備被干擾的主要原因。共模干擾的特征是兩根供電母線之間的干 擾信號相位相同，它通常不會以傳導方式使設備被干擾，然而它是輻射發射超標的主要原因， 超標的共模輻射信號極可能以纜線耦合等方式在其它設備的兩根供電母線上感應出大小不等 的干擾電流，從而使其它設備造成干擾。某發電機組－負載之間的電網干擾模型可由如附圖 1所示的模型表示。

該模型包括發電機繞組1、發電機機殼地2、第一繞組對地電容3、第二繞組對地電容4、 差模電阻5、共模電阻6、第一供電母線7、地線8、第二供電母線9，負載10、第一負載對 地電容11、第二負載對地電容12、負載機殼地13。第一供電母線7流過差模電阻5的電流I₇、 第二供電母線9流過電流I₉、地線8流過共模電阻6的電流I₈，按照圖1所示電流參考方向， 由基爾霍夫定律，下式成立：

I₇+I₉-I₈＝0

設第一供電母線7、第二供電母線9上流過的有用電流為I₀，流過的差模干擾電流為I_dm， 流過的共模干擾電流為I_cm，按照圖1所示電流正方向，有

I7=Icm+Idm+I0I9=Icm-Idm-I0]]>

可計算地線8流過電流I₈為

I₈＝2I_cm

可見地線電流只與共模干擾電流相關。

目前一般采用在設備供電端串入由安規電容(如X電容與Y電容)、共模扼流圈等元件 構成EMI無源濾波器，抑制來自供電電纜的差模、共模干擾。同時也采用對線纜或設備追加 屏蔽措施的方法，抑制共模輻射所帶來的干擾。然而，某些電網具有如下不利于使用EMI無 源濾波方法抑制干擾的特征：

(1)發電機組的輸出母線對地分布電容難以精確控制，其交流諧波干擾能量同時以差模 與共模形式存在，且干擾電流與上千安培的供電電流共存，若使用EMI無源濾波器方案，難 以制作滿足容量要求的電阻、線圈、電容器等無源器件；

(2)在DC～10kHz頻率范圍內，若共模干擾能量較大，則共模扼流線圈難以抑制該頻 率范圍內的共模干擾；

(3)電網供電線纜及用電設備空間要求嚴格，因此供電電纜與某些敏感設備的信號電纜 距離過近甚至成束捆扎，共模輻射引起的纜線間耦合干擾問題嚴重，對敏感設備造成干擾威 脅，而在用電設備部位統一追加EMI濾波器或變更現行纜線布置成本很高，且效果難以保證。

目前電力有源濾波器已獲得越來越廣泛的應用，在附圖1所示電網中，常規的電力有源 濾波器并聯式接入方式如附圖2所示。