开关管级联的直流有源滤波器制造技术

本实用新型专利技术提供一种开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，包括：三电平桥臂、滤波电感和滤波电容；其中，所述滤波电容的正极与所述三电平桥臂的正极连接；所述滤波电容的负极与所述三电平桥臂的负极连接；所述滤波电感与所述三电平桥臂连接。本实用新型专利技术提供的开关管级联的直流有源滤波器，与直流母线上的其它变流装置相互独立，不影响其它变流装置的电压、电流应力；并且，将滤波电容的平均电压抬升到直流母线电压以上，进一步减少了滤波电容的大小，提升了列车的功率密度。提升了列车的功率密度。提升了列车的功率密度。

【技术实现步骤摘要】
开关管级联的直流有源滤波器


[0001]本技术涉及有源滤波器
，尤其涉及一种开关管级联的直流有源滤波器。

技术介绍

[0002]现有的国内高速铁路牵引供电网为27.5kV/50Hz单相供电网。列车通过受电弓、车载降压变压器和四象限变流器将27.5kV交流电变换为直流1700V直流电，然后再由车载牵引变频器、辅助变流器将1700V直流电转换为各用电设备适合的电压等级，向其提供电能。
[0003]整个电能传输过程，直流侧电压存在较大100Hz的二次脉动。二次脉动电压会向交流电网引入三次、五次低频谐波电流，降低电网电能质量；同时还会引起车载牵引电机振荡、发热等问题。因此需要对直流侧的二次脉动进行抑制。传统方案采用在直流母线上并联大电容或并联无源二次滤波电路吸收二次脉动功能，从而减少直流母线电压波动。但滤波电路体积和重量大，极大降低了列车的功率密度。此外，由于电网频率波动、滤波电路电容、电感参数误差等因素造成滤波电路谐振频率与脉动频率不一致，会引发电容过电压，造成电容损坏。在一些国家和地区，轨道交通牵引电网有交流60Hz，16.7Hz，50Hz等交流电网频率，列车在行驶到相应电网供电区间时，将在列车直流母线上产生120Hz，33.4Hz，100Hz的二次脉动，需要分别配置独立的无源二次滤波电路或增加并联电容个数。
[0004]为此，有源滤波方案被提出来，以实现利用一套滤波电路解决列车在不同频率电网运行取电时直流母线二次脉动问题。技术路线可分为交流侧滤波和直流侧滤波方案。交流侧滤波方案基本思路上利用桥臂和电能或电感等储能元件和原有单相交流系统一起，构造出三相平衡系统，从而消除直流侧的二次脉动。直流侧采用半桥、全桥拓扑以及电感、电容器件的组合，将脉动功率导入到储能元件中，电路包含了升压、降压类型。
[0005]交流侧方案因为与电网侧并联，且滤波电流流经了四象限变流器的一个桥臂，一定程度上增加了四象限变流器开关管电流应力，且一定程度上增加电网电流谐波，在轨道交通大功率场景应用上具有一定的局限性。
[0006]直流侧方案多用在单相光伏并网、UPS、航空航天等中小功率场景，在轨道交通高压大功率场景上应用，电容减小效果不明显。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本技术的目的在于提出一种开关管级联的直流有源滤波器。
[0008]基于上述目的，本技术提供了一种开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，包括：三电平桥臂、滤波电感和滤波电容；
[0009]其中，所述滤波电容的正极与所述三电平桥臂的正极连接；所述滤波电容的负极与所述三电平桥臂的负极连接；所述滤波电感与所述三电平桥臂连接。
[0010]可选的，所述开关管级联的直流有源滤波器的正极与直流母线的正极连接，所述开关管级联的直流有源滤波器的负级与所述直流母线的负级连接。
[0011]可选的，所述三电平桥臂由第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管和第四半导体开关管组成。
[0012]可选的，所述第一半导体开关管、所述第二半导体开关管、所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管串联连接。
[0013]可选的，所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接处的中点与所述滤波电感的一端连接；所述滤波电感的另一端与所述直流母线的正极连接；所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管的连接处的中点与所述直流母线的负极连接。
[0014]可选的，所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管的连接处的中点与所述滤波电感的一端连接；所述滤波电感的另一端与所述直流母线的负极连接；所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接处的中点与所述直流母线的正极连接。
[0015]可选的，所述滤波电感包括第一滤波电感和第二滤波电感；所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接处的中点与所述第一滤波电感的一端连接；所述第一滤波电感的另一端与所述直流母线的正极连接；所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管的连接处的中点与所述第二滤波电感的一端连接；所述第二滤波电感的另一端与所述直流母线的负极连接。
[0016]可选的，所述滤波电容包括第一滤波电容和第二滤波电容；所述第一滤波电容的正极与所述三电平桥臂的正极连接；所述第一滤波电容的负极与第二滤波电容的正极连接；所述第二滤波电容的负极与所述三电平桥臂的负极连接。
[0017]可选的，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的连接处的中点与所述三电平桥臂的中点连接。
[0018]可选的，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的连接处的中点与所述第二半导体开关管和所述第三半导体开关管的连接处的中点连接。
[0019]从上面所述可以看出，本技术提供的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，包括：三电平桥臂、滤波电感和滤波电容；其中，所述滤波电容的正极与所述三电平桥臂的正极连接；所述滤波电容的负极与所述三电平桥臂的负极连接；所述滤波电感与所述三电平桥臂连接。本技术提供的开关管级联的直流有源滤波器，与直流母线上的其它变流装置相互独立，不影响其它变流装置的电压、电流应力；并且，将滤波电容的平均电压抬升到直流母线电压以上，进一步减少了滤波电容的大小，提升了列车的功率密度。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第一种结构示意图；
[0022]图2为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第二种结构示意图；
[0023]图3为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第三种结构示意
图；
[0024]图4为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第四种结构示意图；
[0025]图5为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第五种结构示意图；
[0026]图6为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第六种结构示意图；
[0027]图7为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第七种结构示意图；
[0028]图8为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第八种结构示意图；
[0029]图9为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第九种结构示意图；
[0030]图10为本技术实施例提供的开关管级联的直流有源滤波器的第十种结构示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]Lcs为滤波电感，Ccs为滤波电容，Vdc为直流母线电压，Vcs为滤波电容电压，S1、S2、S3和S4分别为第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管和第四半导体开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，包括：三电平桥臂、滤波电感和滤波电容；其中，所述滤波电容的正极与所述三电平桥臂的正极连接；所述滤波电容的负极与所述三电平桥臂的负极连接；所述滤波电感与所述三电平桥臂连接。2.根据权利要求1所述的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，所述开关管级联的直流有源滤波器的正极与直流母线的正极连接，所述开关管级联的直流有源滤波器的负级与所述直流母线的负级连接。3.根据权利要求2所述的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，所述三电平桥臂由第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管和第四半导体开关管组成。4.根据权利要求3所述的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，所述第一半导体开关管、所述第二半导体开关管、所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管串联连接。5.根据权利要求3所述的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接处的中点与所述滤波电感的一端连接；所述滤波电感的另一端与所述直流母线的正极连接；所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管的连接处的中点与所述直流母线的负极连接。6.根据权利要求3所述的开关管级联的直流有源滤波器，其特征在于，所述第三半导体开关管和所述第四半导体开关管的连接处的中点与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红波，漆宇，张志学，罗文广，黄子昊，张超，徐东昇，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：