[发明专利]一种LC耦合螺线管滤波器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统谐波治理领域，特别涉及一种LC耦合螺线管滤波器及其设计方法。 

背景技术

无源电力滤波器是电力系统中广泛使用的谐波治理装置，主要采用多个单调谐LC滤波器与一个高通滤波器并联进行滤波；为了避免各电抗器之间的互感干扰，这种滤波装置需独立安装多个滤波线圈，例如要滤除3个谐波时，每相3个滤波线圈，则共需9个滤波线圈；为了避免谐波放大，在对各单调谐LC滤波器投切时，需要9个开关进行顺序投切；除此之外，这类传统的滤波线圈组还存在占地面积大、磁场散布大的问题，在许多应用场合，由于滤波线圈组的安装空间受限，传统的滤波线圈独立布置方案将无法实施；若将各滤波线圈集成布置，由于传统的滤波电路在设计时并未考虑线圈之间互感的影响而使直接的集成布置方法无法实施。 

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种LC耦合螺线管滤波器的设计方法，根据该设计方法得到的滤波器具有单开关投切、占地面积小、磁场散布范围小的优点。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。 

一种LC耦合螺线管滤波器，包括螺线管组和投切开关，所述的螺线管组由两个以上不同尺寸的螺线管同轴同心布置而成，且小尺寸 的螺线管依次设置在大尺寸螺线管的内部；所述投切开关有一个。 

一种LC耦合螺线管滤波器的设计方法，包括以下步骤， 

步骤1、根据滤波需要确定电路的策动点阻抗函数Z(s)，并采用Cauer-I型电路实现； 

步骤2、根据电网的无功补偿需求计算各滤波电容值； 

步骤3、计算同轴同心螺线管组中各个螺线管的匝数、半径、轴向长度，具体步骤包括；

步骤3.1根据各螺线管自感和互感之间的关系建立去耦等效方程组，通过求解去耦等效方程组得到所需各滤波螺线管的匝数、半径、轴向长度； 

步骤3.2根据求得的线圈几何参数计算各盘式线圈的自感和互感。 

所述步骤3.1中通过增加约束方程、设定线圈参数、运用Newton法三者结合求解去耦等效方程组。 

设计双调谐LC耦合螺线管滤波器的策动点阻抗函数Z(s)为： 

Z(s)=K(s2+ωz12)(s2+ωz22)s(s2+ωp12)(s2+ωp22)]]>

其中，ω_z1，ω_z2表示零点，ω_p1，ω_p2表示极点，K为任意指定常数，其具体数值根据电路具体参数计算。 

设计三调谐LC耦合螺线管滤波器的策动点阻抗函数Z(s)为：