具有多频滤波能力的谐波滤波器的制作方法

本公开涉及谐波滤波器领域。

背景技术：

1、众所周知，许多电气元件通过在电网中注入谐波而污染电网，连接到该电网的装备表现不稳定。

2、这种电气组件的示例是消耗电能来运行电机的电机驱动器。更具体地，这种驱动器的ac/dc变换器在电网中生成谐波。

3、低谐波(lh)无源滤波器为滤除特定频率的谐波提供了廉价的解决方案。

4、图1表示包括现有技术的低谐波无源滤波器filt1的电气系统syst1。

5、电气系统syst1连接到三相电网net。三相电网net可以是用于向各种设备提供功率的公共或私有(例如工业或住宅)电网。

6、电气系统syst1包括驱动器drv1和电机mot。驱动器drv1旨在以不同的频率驱动电机。

7、驱动器drv1包括两个主要阶段：

8、-ac/dc转换器；

9、-输出级，其将dc功率转换成不同频率的ac功率，以在不同频率下运行电机mot。

10、因此，驱动器drv1允许电机mot根据操作需要以不同的频率运行，而网络net以唯一的频率操作。

11、例如，即使网络net具有50hz的固定频率，驱动器drv1也可以以不同的频率运行电机mot，诸如35hz、40hz。驱动器drv1可以例如以[0,1-600hz]范围内的任何频率运行电机。

12、然而，驱动器drv1中的ac/dc功率转换生成可能污染网络net的谐波。

13、为了避免网络污染，无源滤波器filt1对谐波进行滤波，从而避免由驱动器drv1生成的谐波对网络net的污染。

14、然而，诸如滤波器filt1之类的无源滤波器在限制的频率上，或者更一般地在窄频带上提供有效的滤波，而对其他频率不稳定。

15、例如，图2a和图2b分别表示当变频器以40hz和35hz操作时，电网中被注入的谐波失真。

16、图示200a和200b中的曲线210a和210b分别表示当驱动器drv1分别以40hz和35hz操作时驱动器drv1中的dc总线电压。

17、图示200a和200b中的曲线220a和220b分别表示当驱动器drv1分别以40hz和35hz操作时网络net中的ac输入电压。

18、图示200a和200b中的曲线230a和230b分别表示当驱动器drv1分别以40hz和35hz操作时网络net中的ac输入电流。

19、曲线210a示出在35-40hz以上，dc总线电压是稳定的，而曲线210b示出在35-40hz以下在输出中出现纹波，这可能损坏部件，并且这可能损坏驱动器的部件。

20、曲线220a示出有限的谐波被注入到网络net中：无源滤波器filt1提供40hz的有效滤波。在这种情况下，总谐波失真(thdi)估计小于10％或5％。因此，网络net的稳定性不受系统syst1的影响。

21、相反，曲线220b示出当驱动器以35hz操作时，高次谐波被注入网络net中：滤波效率较低，thdi远高于10％。由于污染谐波的存在，电网可能变得不稳定。

22、这个示例表明，无源滤波器不能在与用于运行电机mot的可能频率对应的较大频带上提供有效的滤波。更一般地，当谐波可能以不同的频率生成时，无源滤波器不能提供对由电气系统产生的谐波的有效滤波。根据电机所运行的频率，无源滤波器会在驱动器的dc总线电压中生成纹波，并在网络中产生谐波。

23、无源滤波器还存在其他缺点：

24、-它们与同步电机不兼容；

25、-滤波随电机的负载率而变化。

26、多相滤波器已被设计来克服这个问题，并且在较大频率范围内执行有效的谐波滤波。然而，多相滤波器笨重、沉重且昂贵。

27、因此，需要一种能在较大频率范围内以较低总谐波失真对谐波进行滤波的轻型滤波器。

技术实现思路

1、该公开改善了这种情况。

2、提出了一种谐波滤波器，其包括：三相电流的n-脉冲变压器，n是6的倍数；n-脉冲变压器的输出端处的n/6或n/6-1个桥式整流器。

3、谐波滤波器允许在较大的频带上执行具有较低总谐波失真的谐波滤波。同时，谐波滤波器是一种既轻又小的轻型滤波器。

4、有利的是，n-脉冲变压器是n-脉冲自耦变压器。

5、这允许谐波滤波器具有进一步受限的体积，因为n-脉冲自耦变压器是特别紧凑的设备。

6、有利的是，桥式整流器是二极管桥。

7、这允许对2-象限应用进行电流整流。

8、有利的是，桥式整流器是晶闸管桥。

9、这使得电流整流适用于4-象限应用。

10、有利的是，桥式整流器串联布置。

11、这允许将谐波滤波器的输出端处的电压按桥式整流器的数量划分。

12、有利的是，桥式整流器并联布置。

13、这允许将谐波滤波器输出端处的电流按桥式整流器的数量划分。

14、有利地，n被选择为符合目标最大总谐波失真。

15、这确保了目标最大总谐波失真将被符合。

16、另一方面，提出了一种电气系统，其包括：根据本发明实施例之一的谐波滤波器；被配置为以可变频率向电机传递交流电的驱动器。

17、这允许确保由驱动器传递的频率变化不会由于谐波滤波器的存在而导致谐波失真，无论用于运行电机的频率如何。

技术特征：

1.一种谐波滤波器(filt3，filt4，filt6，filt7，filt10)，包括：

2.根据权利要求1所述的谐波滤波器，其中n-脉冲变压器是n脉冲自耦变压器。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的谐波滤波器，其中桥式整流器是二极管桥。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的谐波滤波器，其中桥式整流器是晶闸管桥。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的谐波滤波器，其中桥式整流器串联布置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的谐波滤波器，其中桥式整流器并联布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的谐波滤波器，其中n被选择为符合目标最大总谐波失真。

8.一种电气系统(syst3，syst6)，包括：

技术总结
本发明涉及一种谐波滤波器，其包括：三相电流的n‑脉冲变压器(Trans<subgt;3</subgt;，trans<subgt;6</subgt;)，n是6的倍数；n‑脉冲变压器的输出端处的n/6或n/6‑1个桥式整流器。

技术研发人员：C·M·吴
受保护的技术使用者：施耐德东芝换流器欧洲公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4