專利名稱：濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濾波器，尤其涉及一種用于新型能源發(fā)電系統(tǒng)中的濾波器。
背景技術(shù)：
新型能源的開發(fā)是全球一重大課題。用新型能源發(fā)電(例如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電)不僅能逐步解決能源枯竭問題，也幫助解決環(huán)境污染問題。但是，新型能源發(fā)電往往會(huì)向電網(wǎng)注入了大量諧波和無功功率。為解決之一問題，通常將濾波器連接在電網(wǎng)與逆變器之間濾去大量諧波。圖I用于說明一種新型能源發(fā)電變流裝置系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，變流裝置30包括逆變器305。變流裝置30的輸入端連接新型能源發(fā)電機(jī)40，變流裝置30的輸出端連接三相交流電網(wǎng)10。三相交流電網(wǎng)10包括Ua，Ub和U。三相。濾波器20連接在電網(wǎng)10與變流裝置30之間，用以降低輸入電網(wǎng)的諧波數(shù)量。濾波器20包括濾波單元Fa，F(xiàn)b和F。，分別與Ua，Ub和U。相連接。在新能源發(fā)電領(lǐng)域中，電網(wǎng)電壓在通常情況下是較為穩(wěn)定的，其諧波含量較少，故在該領(lǐng)域，需選對(duì)電流諧波效果明顯的濾波器?，F(xiàn)有的濾波器的設(shè)計(jì)方案中，缺乏理論模型和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，通常，濾波器中的相關(guān)參數(shù)需要根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)反復(fù)試驗(yàn)決定。此外，現(xiàn)有的濾波器的電能轉(zhuǎn)換效率不夠高，總諧波失真(以下簡(jiǎn)稱THD)不夠小，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定可靠，容易產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99%，THD約等于1%，符合各諧波治理標(biāo)準(zhǔn)的濾波器。本實(shí)用新型提供一種用于過濾逆變器的濾波器，包括至少一組濾波單元，所述濾波單元包括第一電抗Li ;與所述第一電抗串聯(lián)的第二電抗Lg ;—端與所述第二電抗Lg等效并聯(lián)的阻尼電阻；以及等效電容，一端與所述阻尼電阻的另一端連接，其另一端與另一組濾波單元的等效電容連接；其中，所述第一電抗Li的電抗值和所述第二電抗Lg的電抗值在下列范圍內(nèi) ―i海/2，12% pu ^ Lj+Lg ^ 15% pu,2 ( LiZLg ( 3，其中，C為等效電容，為逆變器輸出基波頻率，fsw為逆變器內(nèi)絕緣柵雙極晶體管的開關(guān)頻率，PU為相電壓壓降。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于I.本實(shí)用新型具有非常高的電能轉(zhuǎn)換效率，功率因數(shù)達(dá)到1，在半載和額定負(fù)載下效率均能夠達(dá)到99 %，因新能源發(fā)電效率本身不高，系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率變得尤為重要；[0012]2.本實(shí)用新型具有較小的電流、電壓諧波畸變率，在滿載下THD均為1%左右，諧波衰減率高，符合IEEE1547、IEEE519、VDE4105和BDEW等諧波治理標(biāo)準(zhǔn)；3.本實(shí)用新型采取多重防護(hù)措施，如過、欠壓，過流，短路，過熱，電抗過飽和以及預(yù)充電回路，由此保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠安全運(yùn)行且魯棒性較好；4.本實(shí)用新型避免諧振現(xiàn)象發(fā)生；以及5.本實(shí)用新型為新能源并網(wǎng)濾波裝置的開發(fā)提供了一套新穎而卓有成效的理論計(jì)算與設(shè)計(jì)方法，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了其可行性與正確性，提高了開發(fā)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性
與可靠性。

下文將以明確易懂的方式通過對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明并結(jié)合附圖來對(duì)本實(shí)用新型 上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明，其中圖I為一種現(xiàn)有的新型能源發(fā)電變流裝置系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的呈星形拓?fù)溥B接的等效電容；圖3示例性地示出了包括本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的變流裝置系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4示例性地示出了本實(shí)用新型采用的的一個(gè)實(shí)施例中呈三角形拓?fù)溥B接的等效電容；圖5為基于圖表2示出了在不同負(fù)載下(5%、10%、20%、30%、50%、100% )的電
能轉(zhuǎn)換效率；圖6示例性地示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所涉及的根軌跡；圖7示例性地示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所涉及的伯德圖；圖8示例性地示出了未經(jīng)濾波器的電流波形的仿真圖；圖9示例性地示出了經(jīng)濾波器后的電流波形的仿真圖；圖10示例性地示出了未經(jīng)濾波器的電流頻譜；圖11示例性地示出了經(jīng)濾波器后的電流頻譜；圖12示例性地示出了流經(jīng)等效電容支路的電流波形的仿真圖；圖13示例性地示出了流經(jīng)等效電容支路的電流頻譜的仿真圖；圖14示例性地示出了諧波電流頻譜與IEEE 1547標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)圖；圖15示例性地示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例與IEEE1547/IEEE519、VDE4105和BDEff標(biāo)準(zhǔn)間的比較的仿真圖。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部分。圖3示例性地示出了包括本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的變流裝置系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，濾波器200連接在電網(wǎng)100與逆變器300之間。400代表新型能源發(fā)電。本實(shí)施例中的濾波器200含有三組濾波單元。值得注意的是，本實(shí)用新型并不局限于三組濾波單元。以第一組濾波單元為例，第一組濾波單元包括第一電抗Li1，第二電抗Ig1,阻尼電阻，等效電容C1以及均壓電阻Aafc,。第一電抗Li1和第二電抗Lg1呈串聯(lián)連接。阻尼電阻的一端與第二電抗Lg1等效并聯(lián)。所謂等效并聯(lián)指的是從逆變器300側(cè)觀察，由于電網(wǎng)100的阻抗非常小，在高頻狀態(tài)下相當(dāng)于電網(wǎng)100為短路狀態(tài)，因此相當(dāng)于第二電抗Lg1與阻尼電阻^^_的一端并聯(lián)后再與和第一電抗Li1串聯(lián)。當(dāng)阻尼電阻Ktail的一端與第二電抗Lg1等效并聯(lián)時(shí)，其另一端與等效電容C1的一端連接。第一電抗Li起到減小紋波電流和磁通波動(dòng)的作用，需選取較大電抗值，但易導(dǎo)致磁通損耗和系統(tǒng)飽和，降低實(shí)時(shí)響應(yīng)。第二電抗Lg的引入可配合Li作用，明顯降低諧波水平，并減小磁通損耗，若整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)帶電力變壓器，其漏感可代替Lg。第一電抗Li的電抗值和第二電抗Lg的電抗值由下列公式1-4確定。公式5可加以進(jìn)一步約束。諧振頻率的表達(dá)式為
權(quán)利要求1.一種用于過濾逆變器的諧波濾波器，包括 至少一組濾波單元，每組所述濾波單元包括 第一電抗Li ； 與所述第一電抗串聯(lián)的第二電抗Lg ； 一端與所述第二電抗Lg等效并聯(lián)的阻尼電阻；以及 一端與所述阻尼電阻的另一端連接的等效電容；其中，所述第一電抗Li的電抗值和所述第二電抗Lg的電抗值在下列范圍內(nèi)
2.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述第一電抗Li的電抗值和所述第二電抗Lg的電抗值還由約束條件
3.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于所述濾波器用于風(fēng)力發(fā)電或者光伏發(fā)電。
4.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述濾波器包括三組濾波單元，含有第一等效電容和第一阻尼電阻的第一濾波單元，含有第二等效電容和第二阻尼電阻的第二濾波單元，以及含有第三等效電容和第三阻尼電阻的第三濾波單元，所述第一、第二、第三等效電容各自首尾相連，呈三角形拓?fù)溥B接，所述電容的三個(gè)連接點(diǎn)分別與所述第一、第二、第三阻尼電阻的一端連接。
5.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述阻尼電阻的總電流 ，
6.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述等效電容C取值符合
7.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述等效電容與一均壓電阻并聯(lián)。
8.如權(quán)利要求I或2所述的濾波器，其特征在于，所述第二電抗是所述濾波器所在的系統(tǒng)的電力變壓器的漏感。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種濾波器，所述濾波器包括至少一組濾波單元，所述濾波單元包括第一電抗Li；與所述第一電抗串聯(lián)的第二電抗Lg；一端與所述第二電抗Lg等效并聯(lián)的阻尼電阻；以及一端與所述阻尼電阻的另一端連接的等效電容；其中，所述第一電抗Li的電抗值和所述第二電抗Lg的電抗值在下列范圍內(nèi)12％pu≤Li+Lg≤5％pu，和2≤Li/Lg≤3，其中，C為等效電容，f1為所述逆變器輸出基波頻率，fsw為所述逆變器內(nèi)絕緣柵雙極晶體管IGBT的開關(guān)頻率，pu為相電壓壓降。該濾波器轉(zhuǎn)換效率高，總諧波失真小，符合各諧波的治理標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H02J3/01GK202602289SQ20122017330
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者高成海, 李江, 呂海英, 孫強(qiáng), 李廣軍, 陳彬, 楊飛, 孫彥虎 申請(qǐng)人:西門子公司