Фильтр для подавления высших гармоник тока

ликовано 07.03,8 летень М Э елам иэобретеиий и аткрытнй К 621. 314,088,8) та опубликования описания 07.03.8(54) ФИЛЬТР ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ВЬСВИХ ГАРИОНТОКА Изобр технике, для осла напряжен телей. вестн туры которыхстные элтельно ищаемого мко е го 1тение относится к электро в частности к устройствам пения пульсаций выходного я статических преобразова олосовые Фильтры, струксодержат индуктивные и менты, включенные после- параллельно каждой Фазе т высших гармоник объо Существенными недостатками таких фильтров являются большие значения их установленной мощности, и следовательно, плохие массогабаритные по казателн.Известны заграждающие фильтры, представляющие собой параллельные резонансные контуры, включенные последовательно в цепь нагрузки,2 1. Однако в последовательных элементах таких фильтров теряется значительна часть мощности основной частотыдо 4-5 Й), Кроме того., как в полосовых,так и в заграждающих фильтрах уменьшение их индуктивных сопротивлений,которые главным образом определяютпотери мощности на основной частоте, приводит к увеличению габаритовконденсаторов и, следовательно, кухудшению массогабаритных показателей в целом. Следует также отметить,что в заграждающих фильтрах установленная мощность, масса и габариты существенно зависят от того, какое число высших гармоник необходимо подавить. Чем больше это число, тем больше установленная мощность и хуже мас- .согабаритные показатели фильтра. Вместе с тем известно, что в ряде случаевнапример, при защите объектов, получающих питание от многофазных инвер"торов, достаточно подавлять толькодве ближайшие к основной высшие гармоники питающего напряжения с тем,чтобы обеспечить качество преобразуемой электроэнергии.3 10032Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является фильтр дляподавления высших гармоник тока, содержащий трансформатор, первичнаяобмотка которого включена последовательно в цепь нагрузки, а вторичнаясоединена с батареей конденсаторов 3 1,Фильтр обладает меньшей установленной мощностью, чем фильтры приведенные щвыше, так как наличие трансформаторной связи позволяет свести до минимума величину емкости, которая в результате этого не оказывает существенного влияния на массогабаритныепоказатели фильтра. Наряду с этим потери энергии на основной частоте втаком фильтре небольшие, посколькучисло витков в первичной оймотке может быть выбрано малым, а за счет 20большого числа витков во вторичнойцепи есть возможность резко сократитьгабариты конденсатора.Однако при многофазном исполнении,а также в случае необходимости подавить, например, две высшие гармоникииспользование Фильтра на базе однофазного трансформатора потребовало Гывключения в каждую фазу двух индуктивных элементов фильтра, что привелозобы к увеличению как установленной мощности, так и к ухудшению массогабаритных показателей фильтра в целом. Другим недостатком фильтра являетсябольшая масса стали.Цель изобретения - повышение КПД;35и снижение массогабаритных показателей при многофазном исполнении,Поставленная цель достигается тем,что в Фильтр для подавления высших40гармоник тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь нагрузки,а вторичная соединена с батареей конденсаторов, введена дополнительная батарея конденсаторов, первичная и вто 45ричная обмотки трансформатора выполнены многофазными, каждая Фаза первичной обмотки включена последовательно в соответствующую фазу цепи нагрузки, фазные вторичные обмотки объединены в две звезды, концы каждойиз которых подключены к соответствующей батарее конденсаторов, а магнитопровод трансформатора выполнен в виде двух одинаковых шихтованных излистов электротехнической стали пакетов с расположенными в них окнами,причем первичная обмотка в каждой фа 69зе охватывает одновре енно два примыкающих один к другомуно разделенных немагнитным промежутком ярма разных пакетов, а вторичная обмотка в каждой Фазе охватывает ярмо только одного из пакетов,На фиг, 1 изображена схема фильтра; на фиг, 2 - пакеты магнитопровода трансформатора индуктивного элемента; на фиг, 3 - схема соединения катушек многофазной первичной и трехфазной вторичной обмоток; на фиг,4- стыковка пакетов после размещения на них обмоток.Фильтр (фиг. 1) состоит из трансФорматора ( индуктивного элемента ) 1,содержащего два одинаковых магнитопровода 2 и 3 разделенных немагнитнымпромежутком, с общей многофазной первичной обмоткой с выводами 4-12,включенной последовательно в каждуюфазу защищаемой от высших гармоникнагрузки 13 и двумя трехфазными вторичными обмотками с выводами 14-16и 17-19, соединенными в звезду иподключенными к батареям конденсаторов 20 и 21. Иагнитопроводы 2 и 3( Фи г. 2.) предст авляют собой пакетышихтованные из листов электротехнической стали ( или из другого Ферромагнитного материала с малыми удельными потерями, включая и ферриты ) срасположенными в них окнами 22 и немагнитным промежутком 23 между пакетами,В индуктивном элементе 1 первичная с выводами 4-12 и вторичные обмотки с выводами 14-19 состоят.изотдельных катушек, включенных, например, в девяти и трехфазную систе.мы так, как это показано на Фиг 3Для упрощения фиг.3 подключение вторичных обмоток с выводами 14-16 кбатарее конденсаторов 20 не показано, так как оно аналогично подключению к батарее конденсаторов 21 обмоток с выводами 17-19. Иагнитопроводы 2 и 3 могут шихтоваться либоиз П-образных пластин внахлестку исобираться вместе с катушками, либосостоять ( фиг.4) иэ двух зубчатыхпакетов 24 и 25, разделенных немагнитным промежутком 23 и двух пакетов 26 и 27 без зубцов в виде параллелепипедов, которые после размещения на них катушек вторичных обмоток плотно прижимаются к зубчатыжповерхностям двух других пакетов с5 10032 уже расположенными на них первичными обмотками.Фильтр работает следующим образом.Токи двух ближайших к основной гармоникнапример, при девятифазной си-стеме статического преобразователя постоянного тока в переменный 17 и19 питающего напряжения, подавление которых обеспечивает требуемоекачество электроэнергии, проходя че рез первичные обмотки 4-12 индуктивного элемента 1, создают соответствующие магнитные потоки в магнитопроводах 2 и 3. Эти потоки сцепляясь совторичными обмотками с выводами 14-1615 и 17-19, наводят в них ЭДС.Вместе с тем вторичные обмотки свыводами 14-16, подключенные к блокуконденсаторов 20, и обмотки с выводами 17-19 подключенные к блоку конден саторов 21, представляет собой резонансные контуры соответственно для17 и 19. гармоник. Поэтому во вторичных обмотках появляются резонансныетоки, обусловленные ЭДС этих гармоник, которые в свою очередь создаютмагнитные потоки, направленные согласно с магнитными потоками создаваемыми первичными токами, водном пакете для 17 гар: оники, а в другойзв для 19. В результате этого предлагаемый заграждающий фильтр представ, ляет собой повышенное сопротивление для токов этих двух гармоник,из-за чего последние ослабляются более чем в 5-10 раз.Первичная обмотка с выводами 4-12 является общей для двух отдельных пакетов индуктивного элемента 1 и имеет малое число витков в каждой фазе, следовательно, она обладает малым сопротивлением на основной частоте. В то же время поскольку вторичные обмотки с выводами 14-16 и 17-19 выполняются с большим числом витковна 45 пример, в 20-100 раз большим, чем первичная ), потребная для создания резонансных явлений емкость уменьшает ся в 400-10000 раз. Это позволяет достигнуть резонансных режимов в контурах первичная обмотка - вторичная обмотка - блок конденсаторов при малых габаритах Фильтра, Наряду с указанными преимушествами исполнениеиндуктивного элемента 1 фильтра в указанном выше варианте позволяет в1,5-2 раза уменьшить его массу, габариты и, следовательно, потери в стали. С другой стороны предлагаемая 69конструкция позволяет сохранить минимальное число конденсаторов в блоках, например осего три;.В результате этого также уменьшается масса и габариты фильтра и повышается его эффективность.Таким образом,. в предлагаемом фильтре в результате особого выполнения индуктивного элемента удавтся обеспечить повышение его эффективности, уменьшение массы и использовать этот фильтр для подавления сразу двух высших гармоник.ф Формула изобретенияФильтр для подавления высших гармоник тока, содержащий трансформатор первичная обмотка которого включена последовательно в цепь нагрузки,а вторичная соединена сбатареей конденсаторов, о тл ич аю щи йс я тем, что, с целью повышения КПД и снижения массогабаритных показателей при многофазном исполнении, в него введена дополнительная батарея конденсаторов, первичная и вторичная обмотки трансФорматора выполнены многофазными, каж дая Фаза первичной обмотки включена последовательно в соответствующую Фазу цепи нагрузки, фазные вторичные обмотки объединены в две звезды концы каждой из которых подключены к соответствующей батарее конденсаторов, а магнитопровод трансформатора выполнен в виде двух одинаковых. шихтованных из листов электротехнической стали пакетов с расположенными в них окнами, причем первичная обмотка в каждой Фазе охватывает одновременно два примыкающих один к дру гому, но разделенных нема гнит ным промежутком ярма разных пакетов, а вторичная обмотка в каждой фазе охватывает ярмо только одного из пакетов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Абрамов А. М Зильберман А.Е.Резонансные фильтры для обеспечения синусоидальной Формы выходного напряжения автономных инверторов. - В кн.Силовая полупроводниковая техника.вып. 1, К., "Инфорстандартэлектро", 1968.2. Вертелецкий Д,СОзерянский А.АТонкаль С.С. Особенности построения фильтров для однофазных инвер 10032 б 9торов со ступенчатым модулированием 3. Лангин Я. А. Расчет электрицеснапряжения, Проблемы технической элек- ких Фильтров. Рига "Зинатне", 1971, тродинамики, вып, 29, 1971, с,39-42, с.21,1003269Составитель Л. Устинкина Редактор С.Юско Техред С, Мигунова Корректор И, Шулла 4 и 4 а Е Е щ В Е ЕЕЕ Заказ 1584/42 Тираж 685 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,