Электрический фильтр Советский патент 1981 года по МПК H02J3/26 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение в силовой преобразовательной технике, например передачах постоянного тока.

Известны LC-фильтры, предназначенные для снижения искажений в кривой напряжения, вызванных работой преобразовательных устройств 1.

Для повышения технико-экономических показателей таких фильтров на них возлагают две задачи: шунтирование высших гармоник тока, генерируемых преобразовательными устройствами, и генерирование реактивной мошности. Эффективность работы таких фильтров-компенсаторов суш.ественным образом зависит от постоянства частоты на шинах присоединения, стабильности параметров элементов фильтра. Повышение эффективности работы достигается путем регулирования в некотором диапазоне параметра одного из элементов фильтракомпенсатора-емкости конденсаторной батареи, либо индуктивности реактора.

Известен электрический фильтр, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и биполярный вентильный

ключ, подключенный к выводу реактора, не связанному с конденсатором 2.

Указанный фильтр эффективен в том случае, если величина тока частоты фильтрации значительно превышает величины токов всех других гармоник. Недостатком его является низкая эффективность при работе в качестве фильтра-компенсатора, так как че-. рез фильтр-компенсатор проходит ток, имеюший две составляюш;ие; первую гармонику и гармонику частоты фильтрации. В общем

случае величины составляющих тока через фильтр-компенсатор одного порядка, поэтому длительность проводящего состояния вентилей ключа определяется, в основном, током первой гармоники, что значительно ограничивает диапазон плавного регулирования величины эквивалентной индуктивности фильтра-компенсатора на частоте фильтруемой гармоники. Если величина тока первой гармоники превышает величину тока гармоники фильтрации, плавное регулироваj ние эквивалентной индуктивности на частоте тока фильтрации становится невозможным К недостатку фильтра следует также отнести большую величину рабочего напряжения дополнительной индуктивности и биполярного вентильного ключа, равную величине рабочего напряжения основной индуктивности.

Цель изобретения - повышение эффективности фильтра независимо от соотношения токов первой и фильтруемой гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что электрический фильтр, содержаший последовательно включнные конденсатор реактор и биполярный вентильный ключ, подключенный к выводу реактора,, не связанному с конденсатором, снабжен дополнительным фильтром, один вывод которого подключен к биполярному вентильному ключу, а второй связан с реактором.

Второй вывод дополнительного фильтра может быть подключен к точке соединения реактора и конденсатора.

Г еактор может быть снабжен отпайкой, к которой и подключается второй вывод допо..чнительного фильтра.

На фиг. 1 и 2 приводятся принципиальные с.кемы двух вариантов предлагаемого фильтр а-компенсатора.

Электрическийфильтр-компенсатор

() содержит конденсатор 1 и последовательно соединенный с ним реактор 2, парал/ ельно которым включена цепь из последовательно соединенных дополнительного фильтра 3 и биполярного вентильного ключа 4.

Для того, чтобы регулировать величину эквивалентной индуктивности фильтра-компенсатора, повышая таким образом эффективность его работы независимо от соотношения токов первой и фильтруемой гармоник, в цепь биполярного вентильного ключа 4 включается дополнительный фильтр 3, имеюШ.ИЙ входное сопротивление на частоте первой гармоники много больше, чем на частоте фильтруе.мого тока. Причем параметры дополнительного фильтра 3 выбираются таким образом, что его входное сопротивление носит индуктивный характер на частоте фильтруемого тока. С помощью дополнительного фильтра 3 подавляется ток первой гармоники в цепи биполярного вентильного ключа 4 и обеспечивается его коммутация с частотой фильтруемого тока.

Поскольку дополнительный фильтр 3 шунтирует реактор 2 только в течение части периода частоты фильтруемой гармоники тока, определяемой длительностью проводяшегосостояния биполярного вентильного ключа 4, эквива.чентное индуктивное сопротивление фильтра-компенсатора на частоте фильтруемого тока равно

X - )J/A9

,

гдеХ -сопротивление реактора 2;

Хз- сопротивление дополнительного фильтра 3; .

К - функция, изменяющаяся от 1 дсхх и зависящая от длительности проводящего состояния биполярного вентильного ключа.

Длительность проводящего состояния и, следовательно, величина коэффициента К зависят от величины угла запаздывания включения биполярного вентильного ключа 4. Таким образом, изменением величины угла запаздывания включения биполярного вентильного ключа 4 подстраивается резонансная частота в предлагаемом электрическом фильтре в точном соответствии с частотой фильтруемой гармоники, а применение дополнительного фильтра 3 позволяет обеспечить частоту коммутаций биполярного вентильного ключа 4 с частотой фильтруемой гармоники тока независимо от соотношения величин первой и фильтруемой гармоник.

Электрический фильтр содержит конденсатор 1 и последовательно соединенный с ним реактор 2, снабженный отпайкой, через которую цепь из последовательно соединенных дополнительного фильтра 3 и биполярного вентильного ключа 4 шунтирует часть реактора 2 (фиг. 2).

Поскольку последовательная цепь из биполярного вентильного ключа 4 и дополнительного фильтра 3 шунтирует лишь часть реактора 2, рабочее напряжение на биполярном вентильном ключе 4 и дополнительном фильтре 3 будет составлять только часть рабочего напряжения на реакторе 2. Эквивалентное индуктивное сопротивление предлагаемого фильтра на частоте фильтруемого тока равно.

Y Л

Ы гХд+ -XjiMxs

гдеХг-сопротивление реактора 2;

Хд- сопротивление части реактора 2, шунтированной последовательной цепью из биполярного вентильного ключа 4 и дополнительного фильтра 3; Xj- сопротивление дополнительного

фильтра 3;

К - функция, изменяющаяся от 1 досо и зависящая от длительности проводящего состояния биполярного вентильного ключа 4.

Применение дополнительногго фильтра в предлагаемом электрическом фильтре вместо дополнительной индуктивности позволяет изменить его резонансную частоту независимо от соотношения токов первой и фильтруемой гармоник, что приводит к повышению эффективности фиЛьтра.

Применение реактора 2 с отпайкой позволяет снизить уровень рабочего напряжения на биполярном вентильном ключе 4, дополнительном фильтре 3 и уменьшить их

стоимость.

Формула изобретения

подключен к точке соединения реактора и конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

«5 I I

IT г

-Л

фиг.2.