專利名稱：特定頻率電流旁路的濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)濾波器，特別涉及一種連接PWM變流器裝置與公共電網(wǎng)(即并網(wǎng))的特定頻率電流旁路濾波器。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)能源日益緊張，新型清潔能源(如太陽(yáng)能、燃料電池、 風(fēng)能等)發(fā)電技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，但是，這些再生能源在并網(wǎng)發(fā)電時(shí)就需要DC/AC 變流器進(jìn)行直流/交流電壓變換。同時(shí)考慮到“綠色”電網(wǎng)的要求，PWM(脈沖寬度調(diào)整)整流，PFC(功率因數(shù)校正)電路，有源電力濾波器等裝置的使用也越來(lái)越普遍。這些電力電子變換裝置與公共電網(wǎng)之間一般要通過(guò)一個(gè)低通濾波器相連接，防止過(guò)量開(kāi)關(guān)次電流諧波注入公共電網(wǎng)。目前，上述低通濾波器主要包括三類1、單電感組成的一階低通濾波器。這種濾波器優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而組成PWM 變流器系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單。但要對(duì)開(kāi)關(guān)次諧波形成足夠衰減，電感的電感量必須比較大，體積和價(jià)格都相對(duì)很高。2、一個(gè)電感與一個(gè)電容組成的二階低通濾波器。這種濾波器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，相應(yīng)的變流器系統(tǒng)控制容易受電網(wǎng)參數(shù)變化的影響，同時(shí)引入額外的無(wú)功電流。3、由兩個(gè)電感與一個(gè)電容組成的LCL(電感-電感-電容)的三階低通濾波器以及改進(jìn)型。由于是三階低通，能對(duì)開(kāi)關(guān)次諧波形成足夠衰減，電感的電感量可適當(dāng)減少；但相應(yīng)的變流器控制相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)引入額外的無(wú)功電流。另外，雖然也有些LCL濾波器在旁路上增加了電感，但是，增加該電感的目的是為了降低LCL濾波器的電容支路所串接的無(wú)源阻尼電阻的功率損耗；另有些LCL濾波器設(shè)計(jì)者為了減少濾波器的體積，將兩個(gè)電感同時(shí)繞接在同一磁芯上，這樣在電容支路上也會(huì)形成的附加等效電感。以上兩種情況，附加的電感都并沒(méi)有考慮到與電容C形成一特定頻率的諧振電路，為流過(guò)主濾波電感的紋波電流低阻抗通道；因而不能實(shí)現(xiàn)期望的電感量小、附加額外的無(wú)功電流小的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電感量小、附加額外的無(wú)功電流小且成本低的特定頻率電流旁路濾波器，以便克服現(xiàn)有技術(shù)的上述連接電網(wǎng)與PWM變流器之間的低通濾波器所存在的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的特定頻率電流旁路的濾波器，包括一主濾波電感、一輔助濾波電感，其特征在于還包括一由電感和一電容組成的特定頻率串聯(lián)諧振電路，其串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步，所述串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近。再進(jìn)一步，所述串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或
3相近。而且，上述主濾波電感、輔助濾波電感、串聯(lián)諧振電路可以是電感量可以調(diào)節(jié)的可變電感。上述串聯(lián)諧振電路電容是電容量可以調(diào)節(jié)的可變電容。本發(fā)明提供的特定頻率電流旁路濾波器，由于上述電感和電容組成了一設(shè)定的串聯(lián)諧振電路，并且串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近，或是流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近，從而為開(kāi)關(guān)紋波電流提供了低阻抗通道，根據(jù)上述技術(shù)方案得到的特定頻率電流旁路濾波器以及相應(yīng)并網(wǎng)PWM變流器裝置能夠達(dá)到下述優(yōu)點(diǎn)1、與傳統(tǒng)L型濾波器相比，在注入電網(wǎng)的電流的總畸變率要求相同的前提下，推薦方案的電感總?cè)萘看鬄橄陆怠?、與傳統(tǒng)LC或LCL濾波器相比，在注入電網(wǎng)的電流的總畸變率要求相同的前提下，推薦方案的電感總?cè)萘肯陆担桓郊拥念~外無(wú)功電流大為減少。


圖1為本發(fā)明的并網(wǎng)濾波器的電路原理圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)示意電路圖。圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例的另一個(gè)示意電路4是本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意電路圖。圖5是本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意電路圖。圖6是本發(fā)明的第四實(shí)施例的示意電路圖。圖7是本發(fā)明的第五實(shí)施例的示意電路圖。圖8是本發(fā)明的第六實(shí)施例的示意電路圖。圖9是本發(fā)明的第七實(shí)施例的示意電路圖。圖10是本發(fā)明的第八實(shí)施例的示意電路圖。圖11是本發(fā)明的第九實(shí)施例的示意電路圖。圖12是本發(fā)明的第十實(shí)施例的示意電路圖。圖13是本發(fā)明的第十一實(shí)施例的示意電路圖。圖14是本發(fā)明的第十二實(shí)施例的示意電路圖。圖15是本發(fā)明的第十三實(shí)施例的示意電路圖。圖16是本發(fā)明的第十四實(shí)施例的示意電路圖。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的原理圖。在三相電流的情況，通常有三個(gè)電路，而在兩相電流的情況，有一個(gè)相電路。在每一相電流電路中，變流器1接收其他能源例如新型清潔能源(如太陽(yáng)能、燃料電池、風(fēng)能等)的電源通過(guò)主濾波電感Li、一輔助濾波電感L2、輸入到公共交流電網(wǎng)GRID ；另外，由電感L3和一電容C組成一特定頻率的串聯(lián)諧振電路，其串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感Ll的紋波電流頻率相同或相近，或與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近。上述主濾波電感Li、一輔助濾波電感L2、諧振電感L3和旁路電容C構(gòu)成本發(fā)明的濾波器，它具有特定頻率電流旁路(串聯(lián)諧振電路)。圖2是本發(fā)明的圖1所示的第一實(shí)施例的濾波器在正常使用條件下的一個(gè)示意圖。PWM變流器可視為一個(gè)特定的電壓源1，主濾波電感Li、一輔助濾波電感L2、電感L3和一電容C組成本發(fā)明的濾波器2。本發(fā)明通過(guò)對(duì)主濾波電感電流的反饋控制和電流調(diào)節(jié)，電壓源1作用于主濾波電感Ll形成一個(gè)特定的電流源，該電流源包含期望值以及與開(kāi)關(guān)紋波相關(guān)的特定頻率諧波部分，開(kāi)關(guān)紋波電流通過(guò)特定頻率濾波器2的諧振支路被旁路，而只有期望值部分電流被有效注入公共交流電網(wǎng)3 (GRID)。圖3是本發(fā)明的圖1所示的第一實(shí)施例的濾波器在正常使用條件下的另一變化的示意圖。PWM變流器可視為一個(gè)特定的電壓源1，主濾波電感Li、一輔助濾波電感L2、電感 L3和一電容C組成本發(fā)明的濾波器2。本發(fā)明通過(guò)對(duì)輔助的濾波電感電流的反饋控制和電流調(diào)節(jié)，電壓源1作用于主濾波電感Ll形成一個(gè)特定的電流源，該電流源包含期望值以及與開(kāi)關(guān)紋波相關(guān)的特定頻率諧波部分，開(kāi)關(guān)紋波電流通過(guò)特定頻率濾波器2的諧振支路被旁路，而只有期望值部分電流被有效注入公共交流電網(wǎng)3 (GRID)。圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述主濾波電感由電感Lll和L12組成，輔助電感由電感L21和L22組成其中，電感Lll和L12 分別與所述串聯(lián)諧振電路串聯(lián)，電感L21和L22也分別與所述串聯(lián)諧振電路串聯(lián)。而串聯(lián)諧振電路仍然由諧振電感L3和電容C組成。圖5是本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述輔助濾波電感L2與一電阻RP2并聯(lián)，而串聯(lián)諧振電路仍然由諧振電感L3和電容C組成。圖6是本發(fā)明的第四實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述諧振電感L3采用一可調(diào)節(jié)電感。圖7是本發(fā)明的第五實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述諧振電容C采用一可調(diào)節(jié)電容。圖8是本發(fā)明的第六實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述輔助濾波電感L2采用一可調(diào)節(jié)電感。圖9是本發(fā)明的第七實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述振電感L3與一電阻RP3并聯(lián)。圖10是本發(fā)明的第八實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述旁路電容C與一電阻RPC并聯(lián)。圖11是本發(fā)明的第九實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述旁路電容C與一電阻RS串聯(lián)。圖12是本發(fā)明的第十實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述輔助濾波電感L2由并網(wǎng)變壓器T的漏感代替。圖13是本發(fā)明的第十一實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述輔助濾波電感L2由并網(wǎng)變壓器T的漏感代替，且諧振支路串聯(lián)一電阻Rs。圖14是本發(fā)明的第十二實(shí)施例的示意電路圖。與第一實(shí)施例相比，其區(qū)別在于所述主濾波電感Ll是可變電感上述實(shí)施例都是在兩相電流的情況。同樣，在三相電流中也可以適用。上述通過(guò)采用可變電感或和可變電容，使得更加容易使串聯(lián)諧振電路的諧振頻率調(diào)整到與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近，或是流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近。另外，通過(guò)在電感或電容上并聯(lián)或串聯(lián)電阻，可以起到無(wú)源阻尼的作用，防止系統(tǒng)諧振。圖15是本發(fā)明的第十三實(shí)施例的示意電路圖。在該實(shí)施例應(yīng)用在星形接法的三相電流電路中，Lal為主濾波電感、La2為輔助濾波電感、La3為諧振電感，Ca為旁路電容， 它們構(gòu)成一相中的濾波器，其中，諧振電感La3和旁路電容Ca構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。同樣，在另一相中，Lbl為主濾波電感、Lb2為輔助濾波電感、Lb3為諧振電感，Cb 為旁路電容，它們構(gòu)成該相中的濾波器，其中，諧振電感Lb3和旁路電容Cb構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。在第三相中，Lcl為主濾波電感、Lc2為輔助濾波電感、Lc3為諧振電感，Cc為旁路電容，它們構(gòu)成該相中的濾波器，其中，諧振電感Lc3和旁路電容Cc構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。圖16是本發(fā)明的第十四實(shí)施例的示意電路圖。在該實(shí)施例應(yīng)用在三角形接法的三相電流電路中，Lal為主濾波電感、La2為輔助濾波電感、La3為諧振電感，Ca為旁路電容， 它們構(gòu)成一相中的濾波器，其中，諧振電感La3和旁路電容Ca構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。同樣，在另一相中，Lbl為主濾波電感、Lb2為輔助濾波電感、Lb3為諧振電感，Cb 為旁路電容，它們構(gòu)成該相中的濾波器，其中，諧振電感Lb3和旁路電容Cb構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。在第三相中，Lcl為主濾波電感、Lc2為輔助濾波電感、Lc3為諧振電感，Cc為旁路電容，它們構(gòu)成該相中的濾波器，其中，諧振電感Lc3和旁路電容Cc構(gòu)成本發(fā)明的濾波器的串聯(lián)諧振電路。在本發(fā)明的特定頻率電流旁路的濾波器，上述輔助濾波電感可由變壓器漏感或電網(wǎng)等效電感組成。另外，上述述串聯(lián)諧振電路支路上的電感和電容的物理位置可以對(duì)調(diào)。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述實(shí)施例第十三與第十四實(shí)施例中，每一相電路的濾波器可以采用圖4到圖14的第二實(shí)施例到第十二實(shí)施例的任一電路。這里就不再列舉。通過(guò)以上描述，可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人由于通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)了只有通過(guò)在電流旁路上設(shè)置由電感和電容組成的串聯(lián)諧振電路，并且使得該串聯(lián)諧振電路的諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近，或是流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近，才能為開(kāi)關(guān)紋波電流提供一低阻抗通道，從而有效地減少電感總?cè)萘坎⑹垢郊拥念~外無(wú)功電流大為減少，從而大大地減少料設(shè)備成本，達(dá)到了很好的技術(shù)效果。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述具體實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一特定頻率電流旁路的濾波器，包括一主濾波電感、一輔助濾波電感，其特征在于還包括一由電感和一電容組成的特定頻率串聯(lián)諧振電路，其串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近。
3.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近。
4.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路的電感是可變電感。
5.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路的電容是可變電容。
6.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路的電容并聯(lián)一電阻。
7.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路的電感并聯(lián)一電阻。
8.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路支路上串聯(lián)一電阻。
9.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于主濾波電感是可變電感。
10.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于輔助濾波電感是可變電感。
11.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述主濾波電感并聯(lián)一電阻。
12.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述輔助濾波電感并聯(lián)一電阻。
13.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述主濾波電感由兩個(gè)分別與所述串聯(lián)諧振電路的兩端串聯(lián)的電感組成。
14.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述輔助濾波電感由兩個(gè)分別與所述串聯(lián)諧振電路的兩端串聯(lián)的電感組成。
15.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述輔助濾波電感可由變壓器漏感或電網(wǎng)等效電感組成。
16.如權(quán)利要求1所述的特定頻率電流旁路的濾波器，其特征在于所述串聯(lián)諧振電路支路上的電感和電容的物理位置可以對(duì)調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一特定頻率電流旁路的濾波器，它包括一主濾波電感、一輔助濾波電感，其特征在于還包括一由電感和一電容組成的特定頻率串聯(lián)諧振電路，其串聯(lián)諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明通過(guò)在電流旁路上設(shè)置由電感和電容組成的串聯(lián)諧振電路，并且使得該串聯(lián)諧振電路的諧振頻率與流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率相同或相近，或是流過(guò)主濾波電感的紋波電流頻率的整數(shù)倍相同或相近，為開(kāi)關(guān)紋波電流提供一低阻抗通道，從而有效地減少電感總?cè)萘坎⑹垢郊拥念~外無(wú)功電流大為減少，從而大大地減少料設(shè)備成本，達(dá)到了很好的技術(shù)效果。
文檔編號(hào)H02J3/01GK102468651SQ20101054167
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者吳衛(wèi)民 申請(qǐng)人:吳衛(wèi)民