一种三相复合无源谐波滤波装置的制造方法
一种三相复合无源谐波滤波装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抑制电网谐波的复合无源谐波抑制装置，尤其是对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善的三相复合无源谐波滤波装置。
【背景技术】
[0002]用电设备产生的电磁干扰通过电源线或地线等传导到其它共网设备的输入端，影响其它设备的正常工作，传导干扰的抑制对于保障共网各设备间的兼容工作具有重要意义。
[0003]传导干扰主要包括低频谐波干扰和射频干扰，随着电力电子技术的发展，脉冲体制和非线性开关等负载产生的5次、7次谐波干扰更普遍，抑制更难。目前低频谐波干扰抑制技术，主要采用在工作回路中串联大参数的电感或并联有源滤波器来解决。针对在工作回路中串联电感技术，电感参数越大效果越明显，但体积、重量及功率损耗也随之增加，尤其对大功率负载，该问题更突出，电感体积重量会非常大，适装性差。针对有源滤波技术，可以较好的抑制低频谐波干扰，但是会导致高频干扰增大，并且对脉冲负载，响应时间无法满足要求。
[0004]在国内有关低频谐波抑制产品中，有许多类型的措施能够滤除低频谐波干扰，但是该类产品均由于相应的不足，无法较好的解决低频谐波干扰，其原因在于:一串联和并联电感采用分立式结构、体积重量较大，随着电流增大体积重量会显著增加，同时也增加了安装、电路的复杂性和电磁场泄露的不确定性；二有源滤波器自身为一个干扰源，对低频谐波固定的负载，效果较明显，但是对负载特性变化较快设备，响应时间无法满足要求，同时有源滤波器会抬高高频干扰，降低设备的可靠性。为实现低频谐波干扰的抑制，需在借鉴低频谐波抑制各方法优点的基础上，创新进行低频谐波抑制装置的设计。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有无源滤波装置体积、重量大和有源滤波装置响应时间和抬高高频段干扰的不足而提供一种三相复合无源谐波抑制装置，即该装置创新将LC谐振电路和串并联电感共轭技术相结合，不但对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善，同时体积和重量较小。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0007]—种三相复合无源谐波抑制装置，包括:
[0008]串联在电网端与负载之间三相主回路中的第一、二、三串联共轭电感，其中第一、二、三串联共轭电感隔离电网对三相复合无源谐波抑制装置的影响；
[0009]由第一、二、三并联共轭电感分别与第一、二、三电容串联所形成第一、二、三LC谐振电路，其中第一、二、三LC谐振电路中的第一、二、三电容的未与第一、二、三并联共轭电感连接的一端并接在一起，第一、二、三并联共轭电感未与第一、二、三电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的5次谐波干扰经第一、二、三LC谐振电路流回负载，不流回电网中，不会对电网造成影响；
[0010]由第四、五、六并联共轭电感分别与第四、五、六电容串联所形成第四、五、六LC谐振电路，其中第四、五、六LC谐振电路中的第四、五、六电容的未与第四、五、六并联共轭电感连接的一端并接在一起，第四、五、六并联共轭电感未与第四、五、六电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的7次谐波干扰经第四、五、六LC谐振电路流回负载，不会对电网造成影响。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，所述第一、二、三串联共轭电感和第一、二、三、四、五、六并联共轭电感共同绕制在一个共轭磁芯上。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述共轭磁芯上设置有电感的4个轭和9个芯柱，其中电感的4个轭分成第一、二、三、四轭依次由上而下排列在共轭磁芯上，用于绕制第一、二、三串联共轭电感线圈的三个芯柱位于第一、二轭之间，用于绕制第一、二、三并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第二、三轭之间，用于绕制第四、五、六并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第三、四轭之间。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，第一、二、三串联共轭电感均为差模电感，第一、二、三、四、五、六并联共轭电感均为共模电感。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，第一、二、三串联共轭电感的电感量为0.3-2.0mH ；第一、二、三并联共轭电感的电感量均为0.5-4.0mH,第一、二、三电容的电容值均为70-600 μ F ;第四、五、六并联共轭电感的电感量均为0.8-4.0mH，第四、五、六并联共轭电感的电感量均为40-200 μ F。
[0015]本发明复合无源谐波抑制装置由于采用LC谐振电路和多电感共轭相结合技术，取得了以下有益效果:(I)对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善；(2)体积小、重量轻，适装性较好；(3)电路结构简单，抑制效果明显；(4)响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【附图说明】
[0016]图1是本发明三相复合无源谐波抑制装置的电路原理图。
[0017]图2是本发明三相复合无源谐波抑制装置复合无源滤波装置中串联共轭电感和并联共轭绕制的示意图。
[0018]图中所示:A、B、C分别表示电网三相，A ^ ,B 7 ,C 7分别表示负载的三相，L7、L8、L9分别表示第一、二、三串联共轭电感，L1、L2、L3分别表示第一、二、三并联共轭电感，Cl、C2、C3分别表不第一、二、三电容，L4、L5、L6分别表不第四、五、六并联共轭电感，C4、C5、C6分别表不第四、五、六电容，1、2、3、4分别表不电感的4个轭,5、6、7、9、9、10、11、12、13分别表示9个芯柱，14表示共轭磁芯。
【具体实施方式】
[0019]参见图1，图中给出的三 相复合无源谐波抑制装置，电感L7、L8、L9分别串联在电网端A、B、C与负载的三相A'、B'、C'之间三相主回路中，以有效隔离电网对本发明相复合无源谐波抑制装置的影响。电感L7、L8、L9采用差模电感，它们的电感量为0.3-2.0mH。
[0020]电感LI与电容Cl串联形成第一条LC谐振电路，电感L2与电容C2串联形成第二条LC谐振电路，电感L3与电容C3串联形成第三条LC谐振电路，这三条LC谐振电路为低阻抗电路，其中电容Cl、C2、C3未与电感L1、L2、L3连接的一端并接在一起，而电感L1、L2、L3未与电容C1、C2、C3连接的一端分别连接在负载的三相,B ; ,C ;上，非线性负载工作产生的5次谐波，经电感L1-L3和电容C1-C3组成的三条LC谐振电路流回负载，而不对电网产生影响。电感L1、L2、L3为共模电感，它们的电感量均为0.5-4.0mH,电容C1、C2、C3的电容值均为70-600 μ F。
[0021]电感L4与电容C4串联形成第四条LC谐振电路，电感L5与电容C5串联形成第五条LC谐振电路，电感L6与电容C6串联形成第六条LC谐振电路，这三条LC谐振电路为低阻抗电路，其中电容C4、C5、C6未与电感L4、L5、L6连接的一端并接在一起，而电感L4、L5、L6未与电容C4、C5、C6连接的一端分别连接在负载的三相,B ; ,C ;上，非线性负载工作产生的7次谐波，经电感L4-L6和电容C4-C6组成的三条LC谐振电路流回负载，而不对电网产生影响。电感L4、L5、L6也为共模电感，它们的电感量均为0.8-4.0mH,电容C4、C5、C6的电容值均为40-200 μ F。
[0022]参见图2，电感的4个轭1-4依次由上而下排列在共轭磁芯14上，用于绕制电感L7、L8、L9线圈的三个芯柱5、6、7位于轭I和轭2之间，用于绕制电感L1、L2、L3线圈的三个芯柱8、9、10位于轭2和轭3之间，用于绕制电感L4、L5、L6线圈的三个芯柱11、12、13位于轭3和轭4之间，这样可以有效减小滤波装置的体积和重量。
[0023]综上所述，本发明通过优化设计的谐波抑网路电路结构及无源器件参数，使低频5次、7次谐波干扰能够有效抑制:对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善；体积小、重量轻，适装性较好；电路结构简单，抑制效果明显；响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【主权项】
1.一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，包括: 串联在电网端与负载之间三相主回路中的第一、二、三串联共轭电感，其中第一、二、三串联共轭电感隔离电网对三相复合无源谐波抑制装置的影响； 由第一、二、三并联共轭电感分别与第一、二、三电容串联所形成第一、二、三LC谐振电路，其中第一、二、三LC谐振电路中的第一、二、三电容的未与第一、二、三并联共轭电感连接的一端并接在一起，第一、二、三并联共轭电感未与第一、二、三电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的5次谐波干扰经第一、二、三LC谐振电路流回负载，不流回电网中，不会对电网造成影响； 由第四、五、六并联共轭电感分别与第四、五、六电容串联所形成第四、五、六LC谐振电路，其中第四、五、六LC谐振电路中的第四、五、六电容的未与第四、五、六并联共轭电感连接的一端并接在一起，第四、五、六并联共轭电感未与第四、五、六电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的7次谐波干扰经第四、五、六LC谐振电路流回负载，不会对电网造成影响。2.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，所述第一、二、三串联共轭电感和第一、二、三、四、五、六并联共轭电感共同绕制在一个共轭磁芯上。3.如权利要求2所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，所述共轭磁芯上设置有电感的4个轭和9个芯柱，其中电感的4个轭分成第一、二、三、四轭依次由上而下排列在共轭磁芯上，用于绕制第一、二、三串联共轭电感线圈的三个芯柱位于第一、二轭之间，用于绕制第一、二、三并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第二、三轭之间，用于绕制第四、五、六并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第三、四轭之间。4.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，第一、二、三串联共轭电感均为差模电感，第一、二、三、四、五、六并联共轭电感均为共模电感。5.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，第一、二、三串联共轭电感的电感量为0.3-2.0mH ;第一、二、三并联共轭电感的电感量均为0.5-4.0mH,第一、二、三电容的电容值均为70-600 μ F ;第四、五、六并联共轭电感的电感量均为0.8-4.0mH，第四、五、六并联共轭电感的电感量均为40-200 μ F。
【专利摘要】本发明公开了一种三相复合无源谐波滤波装置，包括用于阻隔源干扰的串联共轭电感[L7-L9]，并联共轭电感[L1-L6]、电容[C1-C6]，形成5次、7次谐波频率的LC谐振电路。串联和并联共轭电感共同绕制在4轭[1-4]9芯柱[5-13]上。本发明解决了现有针对5次、7次谐波抑制的无源滤波装置体积、重量大，有源滤波器抬高高频干扰的难题，具有电路结构简单，抑制效果明显，响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【IPC分类】H02J3/01
【公开号】CN104901310
【申请号】CN201410084122
【发明人】汤仕平, 陈冰, 李建轩, 徐波, 万海军
【申请人】中国人民解放军海军电磁兼容研究检测中心, 常州市多极电磁环境技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抑制电网谐波的复合无源谐波抑制装置，尤其是对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善的三相复合无源谐波滤波装置。
【背景技术】
[0002]用电设备产生的电磁干扰通过电源线或地线等传导到其它共网设备的输入端，影响其它设备的正常工作，传导干扰的抑制对于保障共网各设备间的兼容工作具有重要意义。
[0003]传导干扰主要包括低频谐波干扰和射频干扰，随着电力电子技术的发展，脉冲体制和非线性开关等负载产生的5次、7次谐波干扰更普遍，抑制更难。目前低频谐波干扰抑制技术，主要采用在工作回路中串联大参数的电感或并联有源滤波器来解决。针对在工作回路中串联电感技术，电感参数越大效果越明显，但体积、重量及功率损耗也随之增加，尤其对大功率负载，该问题更突出，电感体积重量会非常大，适装性差。针对有源滤波技术，可以较好的抑制低频谐波干扰，但是会导致高频干扰增大，并且对脉冲负载，响应时间无法满足要求。
[0004]在国内有关低频谐波抑制产品中，有许多类型的措施能够滤除低频谐波干扰，但是该类产品均由于相应的不足，无法较好的解决低频谐波干扰，其原因在于:一串联和并联电感采用分立式结构、体积重量较大，随着电流增大体积重量会显著增加，同时也增加了安装、电路的复杂性和电磁场泄露的不确定性；二有源滤波器自身为一个干扰源，对低频谐波固定的负载，效果较明显，但是对负载特性变化较快设备，响应时间无法满足要求，同时有源滤波器会抬高高频干扰，降低设备的可靠性。为实现低频谐波干扰的抑制，需在借鉴低频谐波抑制各方法优点的基础上，创新进行低频谐波抑制装置的设计。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有无源滤波装置体积、重量大和有源滤波装置响应时间和抬高高频段干扰的不足而提供一种三相复合无源谐波抑制装置，即该装置创新将LC谐振电路和串并联电感共轭技术相结合，不但对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善，同时体积和重量较小。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0007]—种三相复合无源谐波抑制装置，包括:
[0008]串联在电网端与负载之间三相主回路中的第一、二、三串联共轭电感，其中第一、二、三串联共轭电感隔离电网对三相复合无源谐波抑制装置的影响；
[0009]由第一、二、三并联共轭电感分别与第一、二、三电容串联所形成第一、二、三LC谐振电路，其中第一、二、三LC谐振电路中的第一、二、三电容的未与第一、二、三并联共轭电感连接的一端并接在一起，第一、二、三并联共轭电感未与第一、二、三电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的5次谐波干扰经第一、二、三LC谐振电路流回负载，不流回电网中，不会对电网造成影响；
[0010]由第四、五、六并联共轭电感分别与第四、五、六电容串联所形成第四、五、六LC谐振电路，其中第四、五、六LC谐振电路中的第四、五、六电容的未与第四、五、六并联共轭电感连接的一端并接在一起，第四、五、六并联共轭电感未与第四、五、六电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的7次谐波干扰经第四、五、六LC谐振电路流回负载，不会对电网造成影响。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，所述第一、二、三串联共轭电感和第一、二、三、四、五、六并联共轭电感共同绕制在一个共轭磁芯上。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述共轭磁芯上设置有电感的4个轭和9个芯柱，其中电感的4个轭分成第一、二、三、四轭依次由上而下排列在共轭磁芯上，用于绕制第一、二、三串联共轭电感线圈的三个芯柱位于第一、二轭之间，用于绕制第一、二、三并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第二、三轭之间，用于绕制第四、五、六并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第三、四轭之间。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，第一、二、三串联共轭电感均为差模电感，第一、二、三、四、五、六并联共轭电感均为共模电感。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，第一、二、三串联共轭电感的电感量为0.3-2.0mH ；第一、二、三并联共轭电感的电感量均为0.5-4.0mH,第一、二、三电容的电容值均为70-600 μ F ;第四、五、六并联共轭电感的电感量均为0.8-4.0mH，第四、五、六并联共轭电感的电感量均为40-200 μ F。
[0015]本发明复合无源谐波抑制装置由于采用LC谐振电路和多电感共轭相结合技术，取得了以下有益效果:(I)对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善；(2)体积小、重量轻，适装性较好；(3)电路结构简单，抑制效果明显；(4)响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【附图说明】
[0016]图1是本发明三相复合无源谐波抑制装置的电路原理图。
[0017]图2是本发明三相复合无源谐波抑制装置复合无源滤波装置中串联共轭电感和并联共轭绕制的示意图。
[0018]图中所示:A、B、C分别表示电网三相，A ^ ,B 7 ,C 7分别表示负载的三相，L7、L8、L9分别表示第一、二、三串联共轭电感，L1、L2、L3分别表示第一、二、三并联共轭电感，Cl、C2、C3分别表不第一、二、三电容，L4、L5、L6分别表不第四、五、六并联共轭电感，C4、C5、C6分别表不第四、五、六电容，1、2、3、4分别表不电感的4个轭,5、6、7、9、9、10、11、12、13分别表示9个芯柱，14表示共轭磁芯。
【具体实施方式】
[0019]参见图1，图中给出的三 相复合无源谐波抑制装置，电感L7、L8、L9分别串联在电网端A、B、C与负载的三相A'、B'、C'之间三相主回路中，以有效隔离电网对本发明相复合无源谐波抑制装置的影响。电感L7、L8、L9采用差模电感，它们的电感量为0.3-2.0mH。
[0020]电感LI与电容Cl串联形成第一条LC谐振电路，电感L2与电容C2串联形成第二条LC谐振电路，电感L3与电容C3串联形成第三条LC谐振电路，这三条LC谐振电路为低阻抗电路，其中电容Cl、C2、C3未与电感L1、L2、L3连接的一端并接在一起，而电感L1、L2、L3未与电容C1、C2、C3连接的一端分别连接在负载的三相,B ; ,C ;上，非线性负载工作产生的5次谐波，经电感L1-L3和电容C1-C3组成的三条LC谐振电路流回负载，而不对电网产生影响。电感L1、L2、L3为共模电感，它们的电感量均为0.5-4.0mH,电容C1、C2、C3的电容值均为70-600 μ F。
[0021]电感L4与电容C4串联形成第四条LC谐振电路，电感L5与电容C5串联形成第五条LC谐振电路，电感L6与电容C6串联形成第六条LC谐振电路，这三条LC谐振电路为低阻抗电路，其中电容C4、C5、C6未与电感L4、L5、L6连接的一端并接在一起，而电感L4、L5、L6未与电容C4、C5、C6连接的一端分别连接在负载的三相,B ; ,C ;上，非线性负载工作产生的7次谐波，经电感L4-L6和电容C4-C6组成的三条LC谐振电路流回负载，而不对电网产生影响。电感L4、L5、L6也为共模电感，它们的电感量均为0.8-4.0mH,电容C4、C5、C6的电容值均为40-200 μ F。
[0022]参见图2，电感的4个轭1-4依次由上而下排列在共轭磁芯14上，用于绕制电感L7、L8、L9线圈的三个芯柱5、6、7位于轭I和轭2之间，用于绕制电感L1、L2、L3线圈的三个芯柱8、9、10位于轭2和轭3之间，用于绕制电感L4、L5、L6线圈的三个芯柱11、12、13位于轭3和轭4之间，这样可以有效减小滤波装置的体积和重量。
[0023]综上所述，本发明通过优化设计的谐波抑网路电路结构及无源器件参数，使低频5次、7次谐波干扰能够有效抑制:对5次，7次谐波有显著的抑制效果，对7次以上的低频谐波干扰有明显的改善；体积小、重量轻，适装性较好；电路结构简单，抑制效果明显；响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【主权项】
1.一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，包括: 串联在电网端与负载之间三相主回路中的第一、二、三串联共轭电感，其中第一、二、三串联共轭电感隔离电网对三相复合无源谐波抑制装置的影响； 由第一、二、三并联共轭电感分别与第一、二、三电容串联所形成第一、二、三LC谐振电路，其中第一、二、三LC谐振电路中的第一、二、三电容的未与第一、二、三并联共轭电感连接的一端并接在一起，第一、二、三并联共轭电感未与第一、二、三电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的5次谐波干扰经第一、二、三LC谐振电路流回负载，不流回电网中，不会对电网造成影响； 由第四、五、六并联共轭电感分别与第四、五、六电容串联所形成第四、五、六LC谐振电路，其中第四、五、六LC谐振电路中的第四、五、六电容的未与第四、五、六并联共轭电感连接的一端并接在一起，第四、五、六并联共轭电感未与第四、五、六电容连接的一端分别连接在负载的三相上，非线性负载产生的7次谐波干扰经第四、五、六LC谐振电路流回负载，不会对电网造成影响。2.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，所述第一、二、三串联共轭电感和第一、二、三、四、五、六并联共轭电感共同绕制在一个共轭磁芯上。3.如权利要求2所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，所述共轭磁芯上设置有电感的4个轭和9个芯柱，其中电感的4个轭分成第一、二、三、四轭依次由上而下排列在共轭磁芯上，用于绕制第一、二、三串联共轭电感线圈的三个芯柱位于第一、二轭之间，用于绕制第一、二、三并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第二、三轭之间，用于绕制第四、五、六并联共轭电感线圈的三个芯柱位于第三、四轭之间。4.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，第一、二、三串联共轭电感均为差模电感，第一、二、三、四、五、六并联共轭电感均为共模电感。5.如权利要求1所述的一种三相复合无源谐波抑制装置，其特征在于，第一、二、三串联共轭电感的电感量为0.3-2.0mH ;第一、二、三并联共轭电感的电感量均为0.5-4.0mH,第一、二、三电容的电容值均为70-600 μ F ;第四、五、六并联共轭电感的电感量均为0.8-4.0mH，第四、五、六并联共轭电感的电感量均为40-200 μ F。
【专利摘要】本发明公开了一种三相复合无源谐波滤波装置，包括用于阻隔源干扰的串联共轭电感[L7-L9]，并联共轭电感[L1-L6]、电容[C1-C6]，形成5次、7次谐波频率的LC谐振电路。串联和并联共轭电感共同绕制在4轭[1-4]9芯柱[5-13]上。本发明解决了现有针对5次、7次谐波抑制的无源滤波装置体积、重量大，有源滤波器抬高高频干扰的难题，具有电路结构简单，抑制效果明显，响应时间快，可靠性高，适用范围广，且满足大功率脉冲性负载等的有益效果。
【IPC分类】H02J3/01
【公开号】CN104901310
【申请号】CN201410084122
【发明人】汤仕平, 陈冰, 李建轩, 徐波, 万海军
【申请人】中国人民解放军海军电磁兼容研究检测中心, 常州市多极电磁环境技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
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