[发明专利]耦合式滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种耦合式滤波器。

背景技术

在谐波的治理方法中，采用无源滤波装置是一个非常普遍和经济的方法，它通过调整电容器和电抗器的参数，对某次谐波(单调谐滤波器)或某个频率范围的谐波(高通滤波器、低通滤波器)呈现非常低阻抗的通道，从而避免其流入系统。

安装在设备的电源输入端的谐波滤波器称为设备级谐波滤波器。设备级谐波滤波器与母线级谐波滤波器有不同的要求。设备级谐波滤波器与所配的设备一同构成一个完整的系统，谐波滤波器的作用是保证这个系统的谐波电流发射满足特定的标准，例如，GB17625标准、IEEE519标准。因此，设备级谐波滤波器要满足一下四个方面的要求：滤波效果确定、不吸收上游谐波电流、不会导致超前的功率因数、不与系统发生不良作用。

设备级谐波滤波器常用原理图(用单相来分析)，见图1(a)，L1对设备产生的谐波电流形成一个高阻，L2与C对某一次的谐波电流形成一个低阻通道，使某一次频率的谐波电流大部分流入L2与C的串联谐振回路，减少了谐波电流流入电网系统；L1电网系统上的其它设备产生的谐波电流也形成一个高阻，谐波滤波器不会吸收上游设备产生的谐波电流。

并联支路串联谐振频率fs：

L2-滤波电感电感量

C-滤波电容容值

并联谐振频率fp：

L1-输入电感电感量

L2-滤波电感电感量

C-滤波电容容值

图1(a)中两个电感L1和L2只有电的联系，没有磁的联系。

另外一种常用的逆变输出或者是整流逆变滤波器电路是LCL滤波电路，仍然以单相来分析，见图1(b)。

LCL滤波器谐振频率fr：

L1-整流侧电感电感量

L2-负载侧电感电感量

C-滤波电容容值

由上述两款常用的滤波器的分析可以看出滤波器有两个电感，L1和L2，如果这两个电感做成2个独立的电抗器或者共轭式的电抗器，无论从成本、体积或者重量上来说都不是很理想的。

主要原因在于：传统滤波器电路中的两个电感L1、L2，按照普通的制造方法，分别是两台独立的电抗器，其结构见图1(c)，或者是简单叠加的一台共轭电抗器组，这二者本质相同，差异不大，导致线性尺寸、体积、重量增大，成本增高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种两个电感的自感量比常用的滤波器的两个电感的电感量要小，在同样的电流情况下体积比常用的滤波器小，而且可以降低成本，减轻重量的耦合式滤波器。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种耦合式滤波器，在有三个或三个以上支路并有公共节点的滤波电路中，把两个或多个支路中的电抗器做成耦合式电抗器，并且正向连接，然后配上电容和电阻等元器件组成耦合式滤波器，其中，耦合式电抗器因为两个相互耦合的电抗器存在一个互感量，而它们是正向连接的，因此电抗器的总电感量等于它的自感量加上互感量，所以做成耦合式电抗器的两个电抗器的自感量可以取小一点。

所述的耦合式滤波器电路中的电抗器，是把传统电路里互相独立的两台电抗器合二为一，做成一台电抗器，其铁芯的每相芯柱上套装了两个流过不同相位激磁电流的线圈，并正向串联，两个线圈互相耦合，共同对铁心励磁。

本发明的原理为：两台电抗器的线圈套装在同一个铁心柱上，串联工作，共同对铁心励磁而建立磁场。从滤波器电路结构可知，由于滤波电容器的存在，流过两台电抗器的励磁电流是不同相的两个矢量，要从矢量合成的角度去计算磁场，确定磁路参数；而把两台电抗器单独制作时，两台的磁路各自独立没有联系，两个励磁电流对磁场的作用按标量考虑，那么两种情况下铁心的大小一定不同。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、耦合滤波电抗器的铁心小于传统结构的铁心，较小的铁心产生较小的损耗，消耗较少的铜线，降低了成本，也减小了尺寸和重量；

2、在电抗器的制造过程中，铁心加工和线圈绕制是要求最高，最费工时的环节，由原来加工两台铁心变为一台，由绕制六只线圈变为三只，大大减少了工作量，这无疑会提高生产效率，降低生产成本；

3、耦合滤波电抗器因电路改进而出现，独特的结构使其在应用和制造环节均具有传统结构无法比拟的优越性，是同类型滤波电抗器设计制造的新发明、新技术，可以替代传统结构，具有良好的发展前景；