同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电磁兼容性领域，具体设及一种同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在输电电网中，发电机除了向电网W差模方式输出电能外，还将同时输出差模与 共模干扰。差模干扰的特征是两根供电母线之间的干扰信号相位相反，此类干扰信号在设 备内部不能相互抵消，因此是用电设备被干扰的主要原因。共模干扰的特征是两根供电母 线之间的干扰信号相位相同，它通常不会W传导方式使设备被干扰，然而它是福射发射超 标的主要原因，超标的共模福射信号极可能W缆线禪合等方式在其它设备的两根供电母线 上感应出大小不等的干扰电流，从而使其它设备造成干扰。某发电机组一负载之间的电网 干扰模型可由如附图1所示的模型表示。
[0003] 该模型包括发电机绕组1、发电机机壳地2、第一绕组对地电容3、第二绕组对地电 容4、差模电阻5、共模电阻6、第一供电母线7、地线8、第二供电母线9,负载10、第一负载对地 电容11、第二负载对地电容12、负载机壳地13。第一供电母线7流过差模电阻5的电流h、第 二供电母线9流过电流19、地线8流过共模电阻6的电流18,按照图1所示电流参考方向，由基 尔霍夫定律，下式成立：
[0004] 1计1 厂Is = O
[0005] 设第一供电母线7、第二供电母线9上流过的有用电流为1〇,流过的差模干扰电流 为Idm,流过的共模干扰电流为1。"，按照图1所示电流正方向，有
[OOOW {王7 ^ 一J 9 - f cm J0
[0007]可计算地线8流过电流Is为 [000引 Is= 21cm
[0009] 可见地线电流只与共模干扰电流相关。
[0010] 目前一般采用在设备供电端串入由安规电容(如X电容与Y电容）、共模扼流圈等元 件构成EMI无源滤波器，抑制来自供电电缆的差模、共模干扰。同时也采用对线缆或设备追 加屏蔽措施的方法，抑制共模福射所带来的干扰。然而，某些电网具有如下不利于使用EMI 无源滤波方法抑制干扰的特征：
[0011] (1)发电机组的输出母线对地分布电容难W精确控制，其交流谐波干扰能量同时 W差模与共模形式存在，且干扰电流与上千安培的供电电流共存，若使用EMI无源滤波器方 案，难W制作满足容量要求的电阻、线圈、电容器等无源器件；
[001 ^ (2化DC~1 OkHz频率范围内，若共模干扰能量较大，则共模扼流线圈难W抑制该 频率范围内的共模干扰；
[0013] (3)电网供电线缆及用电设备空间要求严格，因此供电电缆与某些敏感设备的信 号电缆距离过近甚至成束捆扎，共模福射引起的缆线间禪合干扰问题严重，对敏感设备造 成干扰威胁，而在用电设备部位统一追加 EMI滤波器或变更现行缆线布置成本很高，且效果 难W保证。
[0014] 目前电力有源滤波器已获得越来越广泛的应用，在附图1所示电网中，常规的电力 有源滤波器并联式接入方式如附图2所示。
[0015] 在此接法中，电力有源滤波器14跨接于第一供电母线7、第二供电母线9之间，与其 相连的电流传感器15监测第一供电母线7的AD区间电流，根据电力有源滤波器的工作原理， 电力有源滤波器14将W母线7上AD区间的干扰电流为0为目标，W反馈控制方式自动调节其 所在支路输出的电流114,由反馈控制原理，理想状况下，电力有源滤波器14达到稳态后，向 第一供电母线7提供的电流114为
[0016] Il4 = -(lcm+Idm)
[0017] 此时第一供电母线7上AD区间的电流Iad为 [001 引 Iad = Mm=Io
[0019] 即此时AD区间干扰电流为0,仅留有用电流1〇。
[0020] 此时第二供电母线9上CF区间的电流Icf为
[0021] IcF=l9-Il4 = 2Icm-I〇
[0022] 重新评估此时的差模及共模干扰电流状况，其共模干扰I?'为 [002；3] Icm' = (lAD+IcF)/2 = Icm
[0024]差模干扰Idm'变为
[002引 Idm，= (lAD-IcF)/2-I0 = -Icm
[0026] 可见此种方法接入电力有源滤波器，无法对共模干扰电流进行有效抑制，仅能改 变差模干扰的量，当电网初始干扰l?> Idm时，不仅不能抑制干扰，甚至会加大差模干扰。
【发明内容】
[0027] 本发明要解决的问题是，针对现有有源滤波器抑制干扰存在的上述不足，提供一 种同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置，主要用于抑制供电网络特别是整流发 电机输出的直流电网中同时出现的DC~IOk频率范围内的电网差模及共模谐波干扰，有效 控制电网长输电缆的低频干扰传导及福射发射量。
[0028] 本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
[0029] 同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，包括如下步骤：
[0030] 1)采用多个电力有源滤波器分别跨接接入各条供电母线与中性线(地线)之间，同 时，在各条供电母线上布置电流传感器，各个电流传感器分别与跨界在对应供电母线与中 性线之间的电力有源滤波器连接；
[0031] 2)各个电流传感器监测各条供电母线上的谐波干扰电流；
[0032] 3)各个电力有源滤波器基于反馈控制原理工作，使各个对应的电流传感器监测的 供电母线上的谐波干扰电流达到最小，同时使中性线的谐波电流最小。
[0033] 按上述方案，步骤1)中，各个电力有源滤波器靠近发电机组布置，使发电机与用电 设备之间的供电母线及中性线长输电缆的谐波干扰都达到最小。
[0034] 本发明还提供了一种适用于上述同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法的同 时抑制差共模谐波干扰的有源滤波装置，包括:发电机绕组、发电机机壳地、第一绕组对地 电容、第二绕组对地电容、第一供电母线、地线、第二供电母线、负载、第一负载对地电容、第 二负载对地电容、负载机壳地，发电机绕组、发电机机壳地、第一绕组对地电容、第二绕组对 地电容构成发电机，负载、第一负载对地电容、第二负载对地电容、负载机壳地构成用电设 备，发电机与用电设备之间通过第一供电母线、地线、第二供电母线连接，第一供电母线上 设置差模电阻，地线上设置共模电阻，还包括第一电力有源滤波器、第一电流传感器、第二 电力有源滤波器、第二电流传感器，第一电力有源滤波器跨接于第一供电母线、地线之间， 第一电流传感器布置于第一供电母线上并与第一电力有源滤波器相连;第二电力有源滤波 器跨接于第二供电母线、地线之间，第二电流传感器布置于第二供电母线上并与第二电力 有源滤波器相连。
[0035] 本发明的工作原理是:经由统计，交流电源整流及谐波的传导干扰发射能量主要 集中在DC~10曲Z频率范围内，例如CE 101标准，正是针对该类干扰，本发明提出的同时抑制 差共模谐波干扰的有源滤波方法，W双电力有源滤波器对地线连接的方式，分别测量不同 供电母线的电流，并向供电母线注入一定的补偿谐波电流，达到将供电母线上的差模及共 模干扰同时消除的目的，有效控制电网长输电缆的低频干扰传导及福射发射量，克服传统 的单有源电力滤波装置接入造成干扰"此消彼长"的问题。
[0036] 本发明的有益效果为：W双电力有源滤波器对地线连接的方式，消除供电母线上 的差模及共模干扰，有效控制电网长输电缆的低频干扰传导及福射发射量，克服传统单有 源电力滤波装置接入造成干扰"此消彼长"的问题。基于该需求制作相应的有源滤波装置， 可同时抑制DC~10曲Z频率范围内的电网差模及共模干扰。
【附图说明】
[0037] 图1是发电机组一负载之间的电网干扰模型图；
[0038] 图2是常规的单电力有源滤波器并联式接入模型图；
[0039] 图3是本发明的双电力有源滤波器并联式接入模型图；
[0040] 图4是未使用本发明时第一极母线20的电流时域波形图；
[0041 ]图5是未使用本发明时第一极母线20的电流频域波形图；
[0042] 图6是未使用本发明时第二极母线21的电流时域波形图；
[0043] 图7是未使用本发明时第二极母线21的电流频域波形图；
[0044] 图8是未使用本发明时地线22的电流时域波形图；
[0045] 图9是未使用本发明时地线22的电流频域波形图；
[0046] 图10是实施例中本发明接入电网的示意图；
[0047] 图11是使用本发明后第一极母线20的电流时域波形图；
[0048] 图12是使用本发明后第一极母线20的电流频域波形图；
[0049] 图13是使用本发明后第二极母线21的电流时域波形图；
[0050] 图14是使用本发明后第二极母线21的电流频域波形图；
[0051] 图15是使用本发明后地线22的电流时域波形图；
[0052] 图16是使用本发明后地线22的电流频域波形图；
[0053] 图中，1-发电机绕组，2-发电机机壳地，3-第一绕组对地电容，4-第二绕组对地电 容，5-，6-共模电阻，7-第一供电母线，8-地线，9-第二供电母线，10-负载，11-第一负载对地 电容，12-第二负载对地电容，13-负载机壳地，14-电力有源滤波器，15-电流传感器，16-第 一电力有源滤波器，17-第一电流传感器，18-第二电力有源滤波器，19-第二电流传感器， 20-第一极母线，21-第二极母线，22-地线，23-GH电力有源滤波器，24-JI电力有源滤波器， 25-第一罗氏线圈，26-第二罗氏线圈，27-阻感负载，28-十二脉波整流发电机组。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0055] 参照图3所示，本发明实施例中同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波装置包括:发 电机绕组1、发电机机壳地2、第一绕组对