同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置，方法包括如下步骤：1）采用多个电力有源滤波器分别跨接接入各条供电母线与中性线之间，同时，在各条供电母线上布置电流传感器，各个电流传感器分别与跨界在对应供电母线与中性线之间的电力有源滤波器连接；2）各个电流传感器监测各条供电母线上的谐波干扰电流；3）各个电力有源滤波器基于反馈控制原理工作，使各个对应的电流传感器监测的供电母线上的谐波干扰电流达到最小，同时使中性线的谐波电流最小。本发明专利技术以双电力有源滤波器对地线连接方式，向供电母线注入一定的补偿谐波电流，同时消除供电母线上的差模及共模干扰，有效控制电网长输电缆的低频干扰传导及辐射发射量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁兼容性领域，具体涉及一种同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置。
技术介绍
在输电电网中，发电机除了向电网以差模方式输出电能外，还将同时输出差模与共模干扰。差模干扰的特征是两根供电母线之间的干扰信号相位相反，此类干扰信号在设备内部不能相互抵消，因此是用电设备被干扰的主要原因。共模干扰的特征是两根供电母线之间的干扰信号相位相同，它通常不会以传导方式使设备被干扰，然而它是辐射发射超标的主要原因，超标的共模辐射信号极可能以缆线耦合等方式在其它设备的两根供电母线上感应出大小不等的干扰电流，从而使其它设备造成干扰。某发电机组－负载之间的电网干扰模型可由如附图1所示的模型表示。该模型包括发电机绕组1、发电机机壳地2、第一绕组对地电容3、第二绕组对地电容4、差模电阻5、共模电阻6、第一供电母线7、地线8、第二供电母线9，负载10、第一负载对地电容11、第二负载对地电容12、负载机壳地13。第一供电母线7流过差模电阻5的电流I7、第二供电母线9流过电流I9、地线8流过共模电阻6的电流I8，按照图1所示电流参考方向，由基尔霍夫定律，下式成立：I7+I9-I8＝0设第一供电母线7、第二供电母线9上流过的有用电流为I0，流过的差模干扰电流为Idm，流过的共模干扰电流为Icm，按照图1所示电流正方向，有I7=Icm+Idm+I0I9=Icm-Idm-I0]]>可计算地线8流过电流I8为I8＝2Icm可见地线电流只与共模干扰电流相关。目前一般采用在设备供电端串入由安规电容(如X电容与Y电容)、共模扼流圈等元件构成EMI无源滤波器，抑制来自供电电缆的差模、共模干扰。同时也采用对线缆或设备追加屏蔽措施的方法，抑制共模辐射所带来的干扰。然而，某些电网具有如下不利于使用EMI无源滤波方法抑制干扰的特征：(1)发电机组的输出母线对地分布电容难以精确控制，其交流谐波干扰能量同时以差模与共模形式存在，且干扰电流与上千安培的供电电流共存，若使用EMI无源滤波器方案，难以制作满足容量要求的电阻、线圈、电容器等无源器件；(2)在DC～10kHz频率范围内，若共模干扰能量较大，则共模扼流线圈难以抑制该频率范围内的共模干扰；(3)电网供电线缆及用电设备空间要求严格，因此供电电缆与某些敏感设备的信号电缆距离过近甚至成束捆扎，共模辐射引起的缆线间耦合干扰问题严重，对敏感设备造成干扰威胁，而在用电设备部位统一追加EMI滤波器或变更现行缆线布置成本很高，且效果难以保证。目前电力有源滤波器已获得越来越广泛的应用，在附图1所示电网中，常规的电力有源滤波器并联式接入方式如附图2所示。在此接法中，电力有源滤波器14跨接于第一供电母线7、第二供电母线9之间，与其相连的电流传感器15监测第一供电母线7的AD区间电流，根据电力有源滤波器的工作原理，电力有源滤波器14将以母线7上AD区间的干扰电流为0为目标，以反馈控制方式自动调节其所在支路输出的电流I14，由反馈控制原理，理想状况下，电力有源滤波器14达到稳态后，向第一供电母线7提供的电流I14为I14＝-(Icm+Idm)此时第一供电母线7上AD区间的电流IAD为IAD＝I7+I14＝I0即此时AD区间干扰电流为0，仅留有用电流I0。此时第二供电母线9上CF区间的电流ICF为ICF＝I9-I14＝2Icm-I0重新评估此时的差模及共模干扰电流状况，其共模干扰Icm'为Icm'＝(IAD+ICF)/2＝Icm差模干扰Idm'变为Idm'＝(IAD-ICF)/2-I0＝-Icm可见此种方法接入电力有源滤波器，无法对共模干扰电流进行有效抑制，仅能改变差模干扰的量，当电网初始干扰Icm＞Idm时，不仅不能抑制干扰，甚至会加大差模干扰。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，针对现有有源滤波器抑制干扰存在的上述不足，提供一种同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法及装置，主要用于抑制供电网络特别是整流发电机输出的直流电网中同时出现的DC～10k频率范围内的电网差模及共模谐波干扰，有效控制电网长输电缆的低频干扰传导及辐射发射量。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，包括如下步骤：1)采用多个电力有源滤波器分别跨接接入各条供电母线与中性线(地线)之间，同时，在各条供电母线上布置电流传感器，各个电流传感器分别与跨界在对应供电母线与中性线之间的电力有源滤波器连接；2)各个电流传感器监测各条供电母线上的谐波干扰电流；3)各个电力有源滤波器基于反馈控制原理工作，使各个对应的电流传感器监测的供电母线上的谐波干扰电流达到最小，同时使中性线的谐波电流最小。按上述方案，步骤1)中，各个电力有源滤波器靠近发电机组布置，使发电机与用电设备之间的供电母线及中性线长输电缆的谐波干扰都达到最小。本专利技术还提供了一种适用于上述同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法的同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波装置，包括：发电机绕组、发电机机壳地、第一绕组对地电容、第二绕组对地电容、第一供电母线、地线、第二供电母线、负载、第一负载对地电容、第二负载对地电容、负载机壳地，发电机绕组、发电机机壳地、第一绕组对地电容、第二绕组对地电容构成发电机，负载、第一负载对地电容、第二负载对地电容、负载机壳地构成用电设备，发电机与用电设备之间通过第一供电母线、地线、第二供电母线连接，第一供电母线上设置差模电阻，地线上设置共模电阻，还包括第一电力有源滤波器、第一电流传感器、第二电力有源滤波器、第二电流传感器，第一电力有源滤波器跨接于第一供电母线、地线之间，第一电流传感器布置于第一供电母线上并与第一电力有源滤波器相连；第二电力有源滤波器跨接于第二供电母线、地线之间，第二电流传感器布置于第二供电母线上并与第二电力有源滤波器相连。本专利技术的工作原理是：经由统计，交流电源整流及谐波的传导干扰发射能量主要集中在DC～10kHz频率范围内，例如CE101标准，正是针对该类干扰，本专利技术提出的同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，以双电力有源滤波器对地线连接的方式，分别测量不同供电母线的电流，并向供电母线注入一定的补偿谐波电流，达到将供电母线上的差模及共模干扰同时消除的目的，有效控制电网长输电缆的低频干扰传导及辐射发射量，克服传统的单有源电力滤波装置接入造成干扰“此消彼长”的问题。本专利技术的有益效果为：以双电力有源滤波器对地线连接的方式，消除供电母线上的差模及共模干扰，有效控制电网长输电缆的低频干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：1）采用多个电力有源滤波器分别跨接接入各条供电母线与中性线之间，同时，在各条供电母线上布置电流传感器，各个电流传感器分别与跨界在对应供电母线与中性线之间的电力有源滤波器连接；2）各个电流传感器监测各条供电母线上的谐波干扰电流；3）各个电力有源滤波器基于反馈控制原理工作，使各个对应的电流传感器监测的供电母线上的谐波干扰电流达到最小，同时使中性线的谐波电流最小。

【技术特征摘要】
1.同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用多个电力有源滤波器分别跨接接入各条供电母线与中性线之间，同时，在各条供电母线上布置电流传感器，各个电流传感器分别与跨界在对应供电母线与中性线之间的电力有源滤波器连接；
2）各个电流传感器监测各条供电母线上的谐波干扰电流；
3）各个电力有源滤波器基于反馈控制原理工作，使各个对应的电流传感器监测的供电母线上的谐波干扰电流达到最小，同时使中性线的谐波电流最小。
2.根据权利要求1所述的同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法，其特征在于，步骤1）中，各个电力有源滤波器靠近发电机组布置，使发电机与用电设备之间的供电母线及中性线长输电缆的谐波干扰都达到最小。
3.适用于上述权利要求1~2任一项所述的同时抑制差共模谐波干扰的有源滤波方法的同时抑制差共模...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琛，张凯，刘义，宋文武，陈亮，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42