[发明专利]有损耗三相低通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种有损耗三相低通滤波器，其每相各包括一滤波电感、一滤波电容器和一衰减元件，其中，每个滤波电容器均分别与一衰减元件电性串联，且所述这些串联电路采用电性星形接法；或者本发明涉及一种有损耗三相低通滤波器，其每相各包括一滤波电感和一滤波电容器，此外还包括一衰减元件，其中，每个滤波电容器均与所述衰减元件电性串联。。

背景技术

目前市场上所供应的电压中间电路变换器（又称“变频器”）在负载侧往往配有一个所谓的正弦输出滤波器。这个正弦输出滤波器的任务是将该变频器每个脉冲输出电压中的高频分量滤除，使得连接在变频器负载侧接点上的负载（特别是电动机）上只剩下基波电压。这种正弦滤波器通常由作为LC低通滤波器接入的滤波电感和滤波电容器构成。这些滤波元件配合作用，使得该正弦滤波器的截止频率介于变频器的最大基波频率与开关频率之间。

LC低通滤波器具有谐振频率。当这种滤波器在接近这个谐振频率的范围内受到激励时，这种激励会被极其迅速地放大。这种激励可由电网谐波或连接在电网上的变频器的谐波引发。

针对这一问题，设计低通滤波器时需要注意避免低通滤波器在接近其谐振频率的范围内受到激励。由于无法完全避免低通滤波器受到激励，需要设置阻尼电阻器作为衰减元件，以便将所出现的谐振锐度保持在容许极限内。但是低通滤波器经衰减处理后，其损耗功率必然会上升。

这类LC低通滤波器（特别是有损耗低通滤波器）用作电网滤波器或变频器的正弦输出滤波器。存在上述问题的低通滤波器受到谐振激励时其电容器电流的均方根值比正常工作时大。

图1是一个包含有正弦输出滤波器4的变频器的负载侧换流器2，该换流器特定而言为一逆变器（EP0682401B1的图1），此处对该变频器未加完整展示。除负载侧换流器2外，该变频器还包括一中间电路6，这个中间电路具有两个电性串联的电容器8和10。这两个电容器8和10的连接点构成一个所谓的中性点（Neutral Point）NP。正弦输出滤波器4的输入端连接在变频器的输出端接点12、14和16（即负载侧换流器2的交流电压侧接点）上。正弦输出滤波器4采用的是有损耗LC低通滤波器。这个有损耗三相低通滤波器4每相各具有一个滤波电感18和一个滤波电容器20。这些滤波电容器20采用星形接法。滤波电感18与滤波电容器20之间的每个连接点各构成正弦输出滤波器4的一个输出端子22、24和26。这些输出端子22、24和26上连接有一个三相负载28，该负载特定而言是一电动机。

图2展示的是一同类型的有损耗三相低通滤波器30的电路图。这种低通滤波器30公开自EP0682402B2尤其是该专利说明书的图1。这种有损耗三相低通滤波器30与图1所示低通滤波器4之间的区别在于，每个滤波电容器20各与一个衰减元件32电性串联。每个衰减元件32均采用无电抗电阻器。这些衰减元件32的作用是在受到谐振激励时使电容器电流的均方根值衰减。但是将无电抗电阻器用作衰减元件32的缺点是，当低通滤波器30受到较轻程度的谐振激励时衰减效果微弱。受到较大强度激励时，不但衰减效果会增强，衰减损失也会以二次方的程度随电容器电流的增大而增大。需要的衰减强度越大，这种损失就越大。

发明内容

因此，本发明的目的是对有损耗低通滤波器进行改进，在不影响衰减效果的情况下降低这种损失。

根据本发明，这个目的通过下列实施方式包含的区别特征结合相应的一般特征而达成。其中，根据本发明的一种实施方式，提供了一种有损耗三相低通滤波器，其每相各包括一滤波电感、一滤波电容器和一衰减元件，其中，每个滤波电容器均分别与一衰减元件电性串联，且所述这些串联电路采用电性星形接法，其中，所述每个衰减元件均采用两个二极管，所述二极管电性反向并联。根据另一种实施方式，提供了一种有损耗三相低通滤波器，其每相各包括一滤波电感和一滤波电容器，此外还包括一衰减元件，其中，每个滤波电容器均与所述衰减元件电性串联，其中所述衰减元件采用一6脉冲二极管桥接电路，所述二极管桥接电路的直流电压侧接点通过一短路电流路径彼此导电相连。

根据本发明，每个衰减元件均采用两个二极管，这些二极管一方面反向并联，另一方面布置成一6脉冲桥接电路。在所述衰减元件的这种第一实施方式中，可将每个用作衰减元件的无电抗电阻器换成两个反向并联的二极管。这种解决方案的优点在于，即使在滤波器电流较小的情况下，这些反向并联二极管上就已经发生程度可观的电压降。借此可以使激励刚产生时就受到衰减。当激励程度继续增大时，只会发生线性的损失增加，而不再是像以无电抗电阻器为衰减元件时那样的二次方级别的增加。