专利名称：纯感性零序滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波器，具体地说，涉及一种交流电源使用的零序滤波器。
背景技术：
现有技术中的供电系统正面临着大量非线性负载的急剧增加，整流器、UPS电源、电
子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器、变频器等电力电子设备 和电器设备中开关电源等非线性负载都会产生高频谐波，高频谐波中含有大量的零序谐
波。在三相四线制系统中，非线性负载引起零序谐波(3的寄数倍，如3、 9、 15、 21等, 相位移为0)，这些零序谐波电流与正序和负序谐波电流不同，在算术上不会抵消，而是 在零线上相互叠加，而导致过载故障出现，试验测量发现，零线电流两倍于相电流的现 象已经非常普遍。这种状况会导致下列危害性后果l.变压器过热，甚至烧毁变压器， 引起火灾。2.能量损耗大大增加。3.降低功率因数，断路器误动作。4.干扰电子设备， 而现有技术中却没有一种可以完全滤除零序电流的滤波器。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺陷，提供一种不但可以滤除电路中的零序电流，并且 没有采用电子器件，提高了系统的可靠性，延长了系统的使用寿命的零序滤波器。
本发明的零序滤波器的技术方案是这样的其包括线路电抗和滤波电抗，它们串联 后和电源连接。
滤波电抗包括三相，三相分别和电源的三相连接，三相中都设置绕组，经过每相的 绕组的正反向磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，互相抵消，每一相中的磁感应强 度为零。
滤波电抗每相的绕组设置为三个或者三个以上。
滤波电抗每相的绕组设置为偶数个，其中半数的绕组的电流为正向，半数的绕组的 电流为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等，每相的绕组设置为四个，其中 两个绕组为正向，另两个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等；每相的绕 组也可以设置为六个，其中三个绕组为正向，三个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感
应强度值相等；每相的绕组也可以设置为八个，其中四个绕组为正向，四个为反向，其 中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等
滤波电抗每相的绕组设置为奇数个，其中正反向的绕组的个数相差一个，正向绕组 的磁场的磁感应强度的总和和反向的磁场的磁感应强度的总和相等，每相的绕组设置为 三个，其中一个绕组的磁场的磁感应强度值等于和它反向的个绕组的磁场的磁感应强度 值的总和；每相的绕组设置为五个，每相中的五个绕组同向的两个绕组的磁感应强度的 和，等于和其反向的另三个绕组的磁感应强度的和。
线路电抗串联在电源线中，它的特性是，对零序电流是高阻抗，专门抑制零序谐波 电流，而几乎对普通的三相交流电不起任何作用。
本滤波器具有许多优点，它提出了一种简单、高效的解决零序谐波电流问题的方案， 并且不对其装入的交流电网产生干扰。其主要优点有
1. 改善安全性和可靠性
a. 消除了零序谐波在中线上的电流迭加，改善了电气设备的安全性；
b. 改善了设备供电电源的质量和受干扰负荷的电压波形；
c. 不需增大供电设备的容量.
2. 提供优异的性能
a. 零序谐波衰减率10:1;
b. 重新平衡三相电流；
c. 没有电容器，具有无可比拟的可靠性；
d. 滤波器可以并联运行.
3. 选择简单易行
a. 不需要特殊的研究和分析；
b. 快速、简便地安装；
c. 在同一个配电系统中可以使用多个单元，不会产生谐振和千扰；
4. 低成本
本滤波器使用的原材料，都是变压器行业通用的材料，没有特殊的材料，降低 了产品的成本
5. 制作方法简单，对工厂的设备要求不高，十分便于产业化 本滤波器对零序谐波，滤波效果好，非线性负载产生的零序谐波，返回到电网的零
序谐波小于十分之一，可以在受零序谐波干扰的系统中广泛使用.
图1是本发明的零序滤波器和电源连接的电路图； 图2是本发明的零序滤波器的实施例1的滤波电抗的结构示意图； 图3是本发明的零序滤波器的实施例2的滤波阻抗的结构示意图； 图4是本发明的零序滤波器的实施例3的滤波阻抗的结构示意图； 图5是本发明的零序滤波器的实施例4的滤波阻抗的结构示意图； 图6是本发明的零序滤波器的实施例5的滤波阻抗的结构示意图。
具体实施例方式
实施例h
如图1所示，本发明的零序滤波器包括线路电抗Za和滤波电抗Zb,它们串联后和 电源连接，负载可以和滤波电抗Zb并联，滤波电抗Zb包括三相，三相分别和电源的三 相连接，三相中都设置绕组，经过每相的绕组的正反向磁场的磁感应强度大小相等，方 向相反，互相抵消，每一相中的磁感应强度为零，滤波阻抗每相的绕组设置为奇数个， 其中正反向的绕组的个数相差一个，正向绕组的磁场的磁感应强度的总和和反向的磁场 的磁感应强度的总和相等，每相的绕组设置为三个，其中一个绕组的磁场的磁感应强度 值等于和它反向的个绕组的磁场的磁感应强度值的总和，而线路电抗Za对零序电流，是 高阻抗，专门抑制零序谐波电流，而几乎对普通的三相交流电不起任何作用。这样，ZA 和ZB的结合，组成了一个零序滤波系统，有效地抑制了非线性负载产生的零序谐波返回到 电网中。
如图2所示，Ul、 U2、 U3代表U相中的三个绕组，V相、W相同U相。本方案每相中 采用了三线包的绕制方式，当零序谐波流过时，通过相一相间的磁场叠加，实现了磁场 的相互抵消，从而达到了滤除零序谐波的目的。下面具体的分析一下，当6、 7、 8流过 零序谐波电流时，Ie流过U相的Ul、 U3绕组和W相的W2绕组，I 流过V相的VI、 V3绕 组和U相的U2绕组，(上图中的绕组上的黑点代表绕组的同名端)，16在U相的U1、 U3 绕组中产生的磁场和I7在U相的U2绕组中产生的磁场方向相反，相互抵消，U相中的磁 感应强度几乎为零。同理，可以得出V、 W相中的磁感应强度也几乎为零。因此，本电抗 对零序谐波电流为低阻抗，零序谐波电流几乎可以完全流过。而当普通的三相交流电流
过本电抗时，由以上分析可知，当6、 7、 8流过三相交流电时，16流过U相的U1、 U3 绕组和W相的W2绕组，n流过V相的Vl、 V3绕组和U相的U2绕组，(上图中的绕组上 的黑点代表绕组的同名端)，16在U相的U1、 U3绕组中产生的磁场和I7在U相的U2绕 组中产生的磁场方向存在120度的相位差，通过矢量的叠加，磁感应强度成倍增加，U 相中的磁感应强度大大增加。同理，可以得出V、 W相中的磁感应强度也大大增加。因此， 本电抗对三相交流电为高阻抗，三相交流电几乎不能通过。而线路电抗Za对零序电流是 高阻抗，专门抑制零序谐波电流，而几乎对普通的三相交流电不起任何作用，这样的话， 如图1所示，由于线路电抗Za对普通的三相交流电是地阻抗的，而滤波电抗Zb对普通 的三相交流电是高阻抗的，电源中的普通的三相交流电就可以通过线路电抗Za安全地输 送到负载端，几乎没有衰减；如果负载端由零序谐波电流通过，由于线路电抗Za对零序 电流是高阻抗的，而滤波电抗Zb对零序电流是低阻抗的，零序电流就会通过滤波电抗Zb 流向地端，从而完全地滤除了电路中的零序电流。 实施例2:
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的滤波电抗Zb的绕组的结构和实施例1 的有区别，如图3所示，本实施例的滤波电抗Zb的每相的绕组设置为五个，每相中的五 个绕组同向的两个绕组的磁感应强度的和，等于和其反向的另三个绕组的磁感应强度的 和。
实施例3:
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的滤波电抗Zb的绕组的结构和实施例1 的有区别，如图4所示，每相的绕组设置为偶数个，其中半数的绕组的电流为正向，半 数的绕组的电流为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等。每相的绕组可以设 置为四个，其中两个绕组为正向，另两个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值 相等。
实施例4-
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的滤波电抗Zb的绕组的结构和实施例1 的有区别，如图5所示，滤波电抗Zb每相的绕组设置为六个，其中三个绕组为正向，三 个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等。
实施例5:
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的滤波电抗Zb的绕组的结构和实施例1
的有区别，如图6所示，滤波电抗Zb每相的绕组设置为八个，其中四个绕组为正向，四 个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等。
权利要求
1.一种纯感性零序滤波器，其特征在于其包括线路电抗和滤波电抗，它们串联后和电源连接。
2. 根据权利要求1所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波电抗包括三相，三相分别 和电源的三相连接，三相中都设置绕组，经过每相的绕组的正反向磁场的磁感应强度大 小相等，方向相反，互相抵消，每一相中的磁感应强度为零。
3. 根据权利要求2所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为三 个或者三个以上。
4. 根据权利要求3所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为偶 数个，其中半数的绕组的电流为正向，半数的绕组的电流为反向，其中各个绕组的磁场 的磁感应强度值相等。
5. 根据权利要求4所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为四 个，其中两个绕组为正向，另两个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等。
6. 根据权利要求4所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为六 个，其中三个绕组为正向，三个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等。
7. 根据权利要求4所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为八 个，其中四个绕组为正向，四个为反向，其中各个绕组的磁场的磁感应强度值相等
8. 根据权利要求3所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置^奇 数个，其中正反向的绕组的个数相差一个，正向绕组的磁场的磁感应强度的总和和反向 的磁场的磁感应强度的总和相等。
9. 根据权利要求8所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为三 个，其中一个绕组的磁场的磁感应强度值等于和它反向的个绕组的磁场的磁感应强度值的总和。
10. 根据权利要求9所述的纯感性零序滤波器，其特征在于滤波阻抗每相的绕组设置为 五个，每相中的五个绕组同向的两个绕组的磁感应强度的和，等于和其反向的另三个绕 组的磁感应强度的和。
全文摘要
本发明涉及一种滤波器，具体地说，涉及一种交流电源使用的纯感性滤波器，本发明提供一种不但可以滤除电路中的零序波，并且没有采用电子器件，提高了系统的可靠性，延长了系统的使用寿命的纯感性零序滤波器，其包括线路电抗和滤波电抗，它们串联后和电源连接，滤波电抗包括三相，三相分别和电源的三相连接，三相中都设置绕组，经过每相的绕组的正反向磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，互相抵消，每一相中的磁感应强度为零，本滤波器具有许多优点，它提出了一种简单、高效的解决零序谐波电流问题的方案，并且不对其装入的交流电网产生干扰。
文档编号H02J3/01GK101373898SQ200710139298
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月25日 优先权日2007年8月25日
发明者张世军, 李晓雨 申请人:青岛云路电气有限公司