一种基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置的制作方法

本发明涉及高次谐波滤波技术领域,具体地说是一种基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置。

背景技术：

滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成的各种复式滤波电路。

目前高次谐波滤波技术主要基于LC单调谐吸收原理设计，对高次谐波的吸收效果一般，且无法实现针对特定场合进行特征高次谐波的吸收。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置，对高次谐波吸收涵盖频率广(1kHz～10MHz)，吸收效果好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置，其特征是：包括二阶高次谐波滤波单元、平衡消谐电路、多频率支路吸收电路和过电压保护电路，所述二阶高次谐波滤波单元包括第一二阶高次谐波滤波单元、第二二阶高次谐波滤波单元和第三二阶高次谐波滤波单元，所述第一二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F1的输出端，熔断器F1的输入端连接三相电的Ua端，第二二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F2的输出端，熔断器F2的输入端连接三相电的Ub端，第三二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F3的输出端，熔断器F3的输入端连接三相电的Uc端；所述平衡消谐电路包括第一平衡消谐电路、第二平衡消谐电路和第三平衡消谐电路，所述第一平衡消谐电路的输入端连接熔断器F1的输出端，第二平衡消谐电路的输入端连接熔断器F2的输出端，第三平衡消谐电路的输入端连接熔断器F3的输出端，所述第一平衡消谐电路、第二平衡消谐电路和第三平衡消谐电路的输出端连接多频率支路吸收电路，所述多频率支路吸收电路的输出端接零线，所述第一二阶高次谐波滤波单元、第二二阶高次谐波滤波单元和第三二阶高次谐波滤波单元的输出端连接所述过电压保护电路的输入端，过电压保护电路的输出端接地，过电压保护电路的输入端连接零线。

优选地，所述第一二阶高次谐波滤波单元包括第一二阶高次谐波吸收电路、第一过电压吸收电路和第一低阻抗回路，所述第一二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C4、电感线圈L1和电阻R1，所述电容C4、电感线圈L1和电阻R1的输入端连接所述熔断器F1的输出端，输出端连接电容C10的输入端，电容C10的输出端连接电感L7的输入端，电感L7的输出端连接零线；所述第一低阻抗回路并联连接所述第一二阶高次谐波吸收电路，第一低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R4和电容C7；所述第一过电压吸收电路并联连接所述第一二阶高次谐波吸收电路，第一过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV1和TVS管D1。

优选地，所述第一二阶高次谐波滤波单元还包括第一指示电路和第一过压吸收元件，所述第一指示电路包括电阻R7、发光二极管LED1，所述第一过压吸收元件为稳压管D4，电阻R7的输入端连接电感L7的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED1和稳压管D4，发光二极管LED1和稳压管D4的输出端接零线。

优选地，所述第二二阶高次谐波滤波单元包括第二二阶高次谐波吸收电路、第二过电压吸收电路和第二低阻抗回路，所述第二二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C5、电感线圈L2和电阻R2，所述电容C5、电感线圈L2和电阻R2的输入端连接所述熔断器F2的输出端，输出端连接电容C11的输入端，电容C11的输出端连接电感L8的输入端，电感L8的输出端连接零线；所述第二低阻抗回路并联连接所述第二二阶高次谐波吸收电路，第二低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R5和电容C8；所述第二过电压吸收电路并联连接所述第二二阶高次谐波吸收电路，第二过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV2和TVS管D2。

优选地，所述第二二阶高次谐波滤波单元还包括第二指示电路和第二过压吸收元件，所述第二指示电路包括电阻R8、发光二极管LED2，所述第二过压吸收元件为稳压管D5，电阻R8的输入端连接电感L8的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED2和稳压管D5，发光二极管LED2和稳压管D5的输出端接零线。

优选地，所述第三二阶高次谐波滤波单元包括第三二阶高次谐波吸收电路、第三过电压吸收电路和第三低阻抗回路，所述第三二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C6、电感线圈L3和电阻R3，所述电容C6、电感线圈L3和电阻R3的输入端连接所述熔断器F3的输出端，输出端连接电容C12的输入端，电容C12的输出端连接电感L9的输入端，电感L9的输出端连接零线；所述第三低阻抗回路并联连接所述第三二阶高次谐波吸收电路，第三低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R6和电容C9；所述第三过电压吸收电路并联连接所述第三二阶高次谐波吸收电路，第三过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV3和TVS管D3。

优选地，所述第三二阶高次谐波滤波单元还包括第三指示电路和第三过压吸收元件，所述第三指示电路包括电阻R9、发光二极管LED3，所述第三过压吸收元件为稳压管D6，电阻R9的输入端连接电感L9的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED3和稳压管D6，发光二极管LED3和稳压管D6的输出端接零线。

优选地，所述第一平衡消谐电路包括串联连接的电容C1和电感线圈L4，第二平衡消谐电路包括串联连接的电容C2和电感线圈L5，第三平衡消谐电路包括串联连接的电容C3和电感线圈L6。

优选地，所述多频率支路吸收电路包括并联连接的电容C13和L10的串联电路、电容C14和L11的串联电路、电容C15和L12的串联电路、电容C16和L13的串联电路、电容C17和L14的串联电路、电容C18和电阻R10。

优选地，所述过电压保护电路包括并联连接的压敏电阻RV4、RV5和RV6，所述压敏电阻RV4、RV5和RV6的型号均为20D561k。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的三相平衡消谐吸收电路和多频率支路吸收电路构成先平衡再进行多频段多支路吸收结构，对高次谐波吸收涵盖频率广(1kHz～10MHz)，吸收效果好；

二阶高次谐波滤波单元分别组成三相电特定频率的二阶吸收消谐电路，可以针对特定应用场合进行某次特征高次谐波的吸收，使该高次谐波滤波装置既具有普遍应用功能又具有特定应用功能。

电感L1～L14是由非晶合金材料设计的电感线圈，具有很低的线圈内阻，能够降低元器件的体积，并且增强谐波吸收效果。

由TVS管D1和压敏电阻RV1、TVS管D2和压敏电阻RV2和TVS管D3和压敏电阻RV3组成的过电压吸收电路，可以吸收电网的浪涌、脉冲群、尖峰电压。

由C7和R4、C8和R5以及C9和R6分别组成的电路可以对高频谐波形成低阻抗回路，对整个频带内的高次谐波具有吸收作用。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构图。

图2是本发明所述装置的内部电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置的结构图，它包括二阶高次谐波滤波单元、平衡消谐电路、多频率支路吸收电路和过电压保护电路。二阶高次谐波滤波单元和平衡消谐电路与三相交流电源连接，利用高次谐波在三相和零线的相位角关系，将相线和零线的高次谐波电压和谐波电流的绝大部分分量相互平衡抵消，供电交流电源只剩余较少的分量高次谐波电压和谐波电流，我们称之为零序高次谐波电压和零序高次谐波电流，将这些零序高次谐波电压和谐波电流再进行多频率支路吸收。在此技术基础上，增加过电压保护电路，组成了基于平衡吸收消谐的高次谐波滤波装置。

如图2所示，Ua、Ub、Uc为三相交流电源输入，所述二阶高次谐波滤波单元包括第一二阶高次谐波滤波单元、第二二阶高次谐波滤波单元和第三二阶高次谐波滤波单元，所述第一二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F1的输出端，熔断器F1的输入端连接三相电的Ua端，第二二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F2的输出端，熔断器F2的输入端连接三相电的Ub端，第三二阶高次谐波滤波单元的输入端连接熔断器F3的输出端，熔断器F3的输入端连接三相电的Uc端；所述平衡消谐电路包括第一平衡消谐电路、第二平衡消谐电路和第三平衡消谐电路，所述第一平衡消谐电路的输入端连接熔断器F1的输出端，第二平衡消谐电路的输入端连接熔断器F2的输出端，第三平衡消谐电路的输入端连接熔断器F3的输出端，所述第一平衡消谐电路、第二平衡消谐电路和第三平衡消谐电路的输出端连接多频率支路吸收电路，所述多频率支路吸收电路的输出端接零线，所述第一二阶高次谐波滤波单元、第二二阶高次谐波滤波单元和第三二阶高次谐波滤波单元的输出端连接所述过电压保护电路的输入端，过电压保护电路的输出端接地，过电压保护电路的输入端连接零线。

优选地，所述第一二阶高次谐波滤波单元包括第一二阶高次谐波吸收电路、第一过电压吸收电路和第一低阻抗回路，所述第一二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C4、电感线圈L1和电阻R1，所述电容C4、电感线圈L1和电阻R1的输入端连接所述熔断器F1的输出端，输出端连接电容C10的输入端，电容C10的输出端连接电感L7的输入端，电感L7的输出端连接零线；所述第一低阻抗回路并联连接所述第一二阶高次谐波吸收电路，第一低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R4和电容C7；所述第一过电压吸收电路并联连接所述第一二阶高次谐波吸收电路，第一过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV1和TVS管D1；所述第二二阶高次谐波滤波单元包括第二二阶高次谐波吸收电路、第二过电压吸收电路和第二低阻抗回路，所述第二二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C5、电感线圈L2和电阻R2，所述电容C5、电感线圈L2和电阻R2的输入端连接所述熔断器F2的输出端，输出端连接电容C11的输入端，电容C11的输出端连接电感L8的输入端，电感L8的输出端连接零线；所述第二低阻抗回路并联连接所述第二二阶高次谐波吸收电路，第二低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R5和电容C8；所述第二过电压吸收电路并联连接所述第二二阶高次谐波吸收电路，第二过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV2和TVS管D2；所述第三二阶高次谐波滤波单元包括第三二阶高次谐波吸收电路、第三过电压吸收电路和第三低阻抗回路，所述第三二阶高次谐波吸收电路包括并联连接的电容C6、电感线圈L3和电阻R3，所述电容C6、电感线圈L3和电阻R3的输入端连接所述熔断器F3的输出端，输出端连接电容C12的输入端，电容C12的输出端连接电感L9的输入端，电感L9的输出端连接零线；所述第三低阻抗回路并联连接所述第三二阶高次谐波吸收电路，第三低阻抗回路包括并联连接的泄放电阻R6和电容C9；所述第三过电压吸收电路并联连接所述第三二阶高次谐波吸收电路，第三过电压吸收电路包括并联连接的压敏电阻RV3和TVS管D3。

三相交流电源经过二阶高次谐波滤波单元和平衡消谐电路，将相线和零线的高次谐波电压和谐波电流的绝大部分分量相互平衡抵消，供电交流电源只剩余较少的分量高次谐波电压和谐波电流，我们称之为零序高次谐波电压和零序高次谐波电流，将这些零序高次谐波电压和谐波电流再通过非晶合金材料进行多频率支路吸收，在此技术基础上，增加过电压保护电路，对高次谐波的吸收具有更好的效果。

所述第一二阶高次谐波吸收电路中，改变L1、C4、L7、C10的值可以吸收某特定频率的高次谐波；所述第二二阶高次谐波吸收电路中，改变L2、C5、L8、C11的值可以吸收某特定频率的高次谐波；所述第一二阶高次谐波吸收电路中，改变L3、C6、L9、C12的值可以吸收某特定频率的高次谐波，适应于特定场合对某频率段的特征高次谐波进行吸收。

由TVS管D1和压敏电阻RV1组成的第一过电压吸收电路、TVS管D2和压敏电阻RV2组成的第二过电压吸收电路、TVS管D3和压敏电阻RV3组成的第三过电压吸收电路，可以吸收电网的浪涌、脉冲群、尖峰电压。

由C7和R4、C8和R5以及C9和R6分别组成的电路可以对高频谐波形成低阻抗回路，对整个频带内的高次谐波具有吸收作用。其中R4为C7的泄放电阻，R5为C8的泄放电阻，R6为C9的泄放电阻。

优选地，所述第一二阶高次谐波滤波单元还包括第一指示电路和第一过压吸收元件，所述第一指示电路包括电阻R7、发光二极管LED1，所述第一过压吸收元件为稳压管D4，电阻R7的输入端连接电感L7的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED1和稳压管D4，发光二极管LED1和稳压管D4的输出端接零线；所述第二二阶高次谐波滤波单元还包括第二指示电路和第二过压吸收元件，所述第二指示电路包括电阻R8、发光二极管LED2，所述第二过压吸收元件为稳压管D5，电阻R8的输入端连接电感L8的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED2和稳压管D5，发光二极管LED2和稳压管D5的输出端接零线；所述第三二阶高次谐波滤波单元还包括第三指示电路和第三过压吸收元件，所述第三指示电路包括电阻R9、发光二极管LED3，所述第三过压吸收元件为稳压管D6，电阻R9的输入端连接电感L9的输入端，输出端连接并联连接的发光二极管LED3和稳压管D6，发光二极管LED3和稳压管D6的输出端接零线。其中第一指示电路用于指示电感线圈L7的电流情况，第一过压吸收元件为发光二极管LED1提供过压保护；第二指示电路用于指示电感线圈L8的电流情况，第二过压吸收元件为发光二极管LED2提供过压保护；第三指示电路用于指示电感线圈L9的电流情况，第三过压吸收元件为发光二极管LED3提供过压保护；

优选地，所述第一平衡消谐电路包括串联连接的电容C1和电感线圈L4，第二平衡消谐电路包括串联连接的电容C2和电感线圈L5，第三平衡消谐电路包括串联连接的电容C3和电感线圈L6。根据相位的不同将三相高次谐波电压和谐波电流(1kHz～10MHz)进行平衡吸收。

优选地，所述多频率支路吸收电路包括并联连接的LC电路和RC电路，所述RC电路为并联连接的电容C18和电阻R10，所述LC电路包括多个电容C和电感L的串联电路，分别为电容C13和L10的串联电路、电容C14和L11的串联电路、电容C15和L12的串联电路、电容C16和L13的串联电路、电容C17和L14的串联电路。多频率支路吸收电路的每个支路可以进行不同频率的吸收消谐，从而达到更好的吸收效果。

优选地，所述过电压保护电路包括并联连接的压敏电阻RV4、RV5和RV6，所述压敏电阻RV4、RV5和RV6的型号均为20D561k，过电压保护电路起到进一步地过电压吸收保护的作用。

优选地，所述电感线圈L1～L4线圈材料为非晶合金，非晶合金材料具有很低的线圈内阻，能够降低元器件的体积，增强谐波吸收效果。。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。