同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁兼容性領(lǐng)域，具體設(shè)及一種同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在輸電電網(wǎng)中，發(fā)電機除了向電網(wǎng)W差模方式輸出電能外，還將同時輸出差模與 共模干擾。差模干擾的特征是兩根供電母線之間的干擾信號相位相反，此類干擾信號在設(shè) 備內(nèi)部不能相互抵消，因此是用電設(shè)備被干擾的主要原因。共模干擾的特征是兩根供電母 線之間的干擾信號相位相同，它通常不會W傳導(dǎo)方式使設(shè)備被干擾，然而它是福射發(fā)射超 標(biāo)的主要原因，超標(biāo)的共模福射信號極可能W纜線禪合等方式在其它設(shè)備的兩根供電母線 上感應(yīng)出大小不等的干擾電流，從而使其它設(shè)備造成干擾。某發(fā)電機組一負(fù)載之間的電網(wǎng) 干擾模型可由如附圖1所示的模型表示。
[0003] 該模型包括發(fā)電機繞組1、發(fā)電機機殼地2、第一繞組對地電容3、第二繞組對地電 容4、差模電阻5、共模電阻6、第一供電母線7、地線8、第二供電母線9,負(fù)載10、第一負(fù)載對地 電容11、第二負(fù)載對地電容12、負(fù)載機殼地13。第一供電母線7流過差模電阻5的電流h、第 二供電母線9流過電流19、地線8流過共模電阻6的電流18,按照圖1所示電流參考方向，由基 爾霍夫定律，下式成立：
[0004] 1計1 廠Is = O
[0005] 設(shè)第一供電母線7、第二供電母線9上流過的有用電流為1〇,流過的差模干擾電流 為Idm,流過的共模干擾電流為1。"，按照圖1所示電流正方向，有
[OOOW {王7 ^ 一J 9 - f cm J0
[0007]可計算地線8流過電流Is為 [000引 Is= 21cm
[0009] 可見地線電流只與共模干擾電流相關(guān)。
[0010] 目前一般采用在設(shè)備供電端串入由安規(guī)電容(如X電容與Y電容）、共模扼流圈等元 件構(gòu)成EMI無源濾波器，抑制來自供電電纜的差模、共模干擾。同時也采用對線纜或設(shè)備追 加屏蔽措施的方法，抑制共模福射所帶來的干擾。然而，某些電網(wǎng)具有如下不利于使用EMI 無源濾波方法抑制干擾的特征：
[0011] (1)發(fā)電機組的輸出母線對地分布電容難W精確控制，其交流諧波干擾能量同時 W差模與共模形式存在，且干擾電流與上千安培的供電電流共存，若使用EMI無源濾波器方 案，難W制作滿足容量要求的電阻、線圈、電容器等無源器件；
[001 ^ (2化DC~1 OkHz頻率范圍內(nèi)，若共模干擾能量較大，則共模扼流線圈難W抑制該 頻率范圍內(nèi)的共模干擾；
[0013] (3)電網(wǎng)供電線纜及用電設(shè)備空間要求嚴(yán)格，因此供電電纜與某些敏感設(shè)備的信 號電纜距離過近甚至成束捆扎，共模福射引起的纜線間禪合干擾問題嚴(yán)重，對敏感設(shè)備造 成干擾威脅，而在用電設(shè)備部位統(tǒng)一追加 EMI濾波器或變更現(xiàn)行纜線布置成本很高，且效果 難W保證。
[0014] 目前電力有源濾波器已獲得越來越廣泛的應(yīng)用，在附圖1所示電網(wǎng)中，常規(guī)的電力 有源濾波器并聯(lián)式接入方式如附圖2所示。
[0015] 在此接法中，電力有源濾波器14跨接于第一供電母線7、第二供電母線9之間，與其 相連的電流傳感器15監(jiān)測第一供電母線7的AD區(qū)間電流，根據(jù)電力有源濾波器的工作原理， 電力有源濾波器14將W母線7上AD區(qū)間的干擾電流為0為目標(biāo)，W反饋控制方式自動調(diào)節(jié)其 所在支路輸出的電流114,由反饋控制原理，理想狀況下，電力有源濾波器14達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，向 第一供電母線7提供的電流114為
[0016] Il4 = -(lcm+Idm)
[0017] 此時第一供電母線7上AD區(qū)間的電流Iad為 [001 引 Iad = Mm=Io
[0019] 即此時AD區(qū)間干擾電流為0,僅留有用電流1〇。
[0020] 此時第二供電母線9上CF區(qū)間的電流Icf為
[0021] IcF=l9-Il4 = 2Icm-I〇
[0022] 重新評估此時的差模及共模干擾電流狀況，其共模干擾I?'為 [002；3] Icm' = (lAD+IcF)/2 = Icm
[0024]差模干擾Idm'變?yōu)?br>[002引 Idm，= (lAD-IcF)/2-I0 = -Icm
[0026] 可見此種方法接入電力有源濾波器，無法對共模干擾電流進行有效抑制，僅能改 變差模干擾的量，當(dāng)電網(wǎng)初始干擾l?> Idm時，不僅不能抑制干擾，甚至?xí)哟蟛钅８蓴_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明要解決的問題是，針對現(xiàn)有有源濾波器抑制干擾存在的上述不足，提供一 種同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法及裝置，主要用于抑制供電網(wǎng)絡(luò)特別是整流發(fā) 電機輸出的直流電網(wǎng)中同時出現(xiàn)的DC~IOk頻率范圍內(nèi)的電網(wǎng)差模及共模諧波干擾，有效 控制電網(wǎng)長輸電纜的低頻干擾傳導(dǎo)及福射發(fā)射量。
[0028] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：
[0029] 同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法，包括如下步驟：
[0030] 1)采用多個電力有源濾波器分別跨接接入各條供電母線與中性線(地線)之間，同 時，在各條供電母線上布置電流傳感器，各個電流傳感器分別與跨界在對應(yīng)供電母線與中 性線之間的電力有源濾波器連接；
[0031] 2)各個電流傳感器監(jiān)測各條供電母線上的諧波干擾電流；
[0032] 3)各個電力有源濾波器基于反饋控制原理工作，使各個對應(yīng)的電流傳感器監(jiān)測的 供電母線上的諧波干擾電流達(dá)到最小，同時使中性線的諧波電流最小。
[0033] 按上述方案，步驟1)中，各個電力有源濾波器靠近發(fā)電機組布置，使發(fā)電機與用電 設(shè)備之間的供電母線及中性線長輸電纜的諧波干擾都達(dá)到最小。
[0034] 本發(fā)明還提供了一種適用于上述同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波方法的同 時抑制差共模諧波干擾的有源濾波裝置，包括:發(fā)電機繞組、發(fā)電機機殼地、第一繞組對地 電容、第二繞組對地電容、第一供電母線、地線、第二供電母線、負(fù)載、第一負(fù)載對地電容、第 二負(fù)載對地電容、負(fù)載機殼地，發(fā)電機繞組、發(fā)電機機殼地、第一繞組對地電容、第二繞組對 地電容構(gòu)成發(fā)電機，負(fù)載、第一負(fù)載對地電容、第二負(fù)載對地電容、負(fù)載機殼地構(gòu)成用電設(shè) 備，發(fā)電機與用電設(shè)備之間通過第一供電母線、地線、第二供電母線連接，第一供電母線上 設(shè)置差模電阻，地線上設(shè)置共模電阻，還包括第一電力有源濾波器、第一電流傳感器、第二 電力有源濾波器、第二電流傳感器，第一電力有源濾波器跨接于第一供電母線、地線之間， 第一電流傳感器布置于第一供電母線上并與第一電力有源濾波器相連;第二電力有源濾波 器跨接于第二供電母線、地線之間，第二電流傳感器布置于第二供電母線上并與第二電力 有源濾波器相連。
[0035] 本發(fā)明的工作原理是:經(jīng)由統(tǒng)計，交流電源整流及諧波的傳導(dǎo)干擾發(fā)射能量主要 集中在DC~10曲Z頻率范圍內(nèi)，例如CE 101標(biāo)準(zhǔn)，正是針對該類干擾，本發(fā)明提出的同時抑制 差共模諧波干擾的有源濾波方法，W雙電力有源濾波器對地線連接的方式，分別測量不同 供電母線的電流，并向供電母線注入一定的補償諧波電流，達(dá)到將供電母線上的差模及共 模干擾同時消除的目的，有效控制電網(wǎng)長輸電纜的低頻干擾傳導(dǎo)及福射發(fā)射量，克服傳統(tǒng) 的單有源電力濾波裝置接入造成干擾"此消彼長"的問題。
[0036] 本發(fā)明的有益效果為：W雙電力有源濾波器對地線連接的方式，消除供電母線上 的差模及共模干擾，有效控制電網(wǎng)長輸電纜的低頻干擾傳導(dǎo)及福射發(fā)射量，克服傳統(tǒng)單有 源電力濾波裝置接入造成干擾"此消彼長"的問題?；谠撔枨笾谱飨鄳?yīng)的有源濾波裝置， 可同時抑制DC~10曲Z頻率范圍內(nèi)的電網(wǎng)差模及共模干擾。
【附圖說明】
[0037] 圖1是發(fā)電機組一負(fù)載之間的電網(wǎng)干擾模型圖；
[0038] 圖2是常規(guī)的單電力有源濾波器并聯(lián)式接入模型圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明的雙電力有源濾波器并聯(lián)式接入模型圖；
[0040] 圖4是未使用本發(fā)明時第一極母線20的電流時域波形圖；
[0041 ]圖5是未使用本發(fā)明時第一極母線20的電流頻域波形圖；
[0042] 圖6是未使用本發(fā)明時第二極母線21的電流時域波形圖；
[0043] 圖7是未使用本發(fā)明時第二極母線21的電流頻域波形圖；
[0044] 圖8是未使用本發(fā)明時地線22的電流時域波形圖；
[0045] 圖9是未使用本發(fā)明時地線22的電流頻域波形圖；
[0046] 圖10是實施例中本發(fā)明接入電網(wǎng)的示意圖；
[0047] 圖11是使用本發(fā)明后第一極母線20的電流時域波形圖；
[0048] 圖12是使用本發(fā)明后第一極母線20的電流頻域波形圖；
[0049] 圖13是使用本發(fā)明后第二極母線21的電流時域波形圖；
[0050] 圖14是使用本發(fā)明后第二極母線21的電流頻域波形圖；
[0051] 圖15是使用本發(fā)明后地線22的電流時域波形圖；
[0052] 圖16是使用本發(fā)明后地線22的電流頻域波形圖；
[0053] 圖中，1-發(fā)電機繞組，2-發(fā)電機機殼地，3-第一繞組對地電容，4-第二繞組對地電 容，5-，6-共模電阻，7-第一供電母線，8-地線，9-第二供電母線，10-負(fù)載，11-第一負(fù)載對地 電容，12-第二負(fù)載對地電容，13-負(fù)載機殼地，14-電力有源濾波器，15-電流傳感器，16-第 一電力有源濾波器，17-第一電流傳感器，18-第二電力有源濾波器，19-第二電流傳感器， 20-第一極母線，21-第二極母線，22-地線，23-GH電力有源濾波器，24-JI電力有源濾波器， 25-第一羅氏線圈，26-第二羅氏線圈，27-阻感負(fù)載，28-十二脈波整流發(fā)電機組。
【具體實施方式】
[0054] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0055] 參照圖3所示，本發(fā)明實施例中同時抑制差共模諧波干擾的有源濾波裝置包括:發(fā) 電機繞組1、發(fā)電機機殼地2、第一繞組對