[发明专利]一种用于牵引供电系统的C型滤波器

说明书

本发明公开了一种用于牵引供电系统的C型滤波器，其器件参数值由以下步骤得到：根据动车组的运行电压、额定功率和功率因数角，得到电容C的基波容抗值和参数值；将谐振频率设定为牵引供电系统与电力系统公共耦合点的谐波含量最大的谐波次数；设定k次谐波下C型滤波器的阻抗关于滤波电阻R变化的函数；设定k次谐波下公共耦合点的驱动阻抗关于滤波电阻R变化的函数；建立基于频率‑阻抗指标的目标函数；求解目标函数，得到滤波电阻R的参数值；根据滤波电阻R的参数值得到比例参数；根据比例参数和电容C的参数值得到滤波电容C₁和滤波电感L₁的参数值。本发明具有C型滤波器的高通滤波和单调谐滤波能力，可以降低牵引供电系统与电力系统公共耦合点处的谐波大小。

技术领域

本发明涉及牵引供电系统的谐波抑制技术领域，特别是一种用于牵引供电系统的C型滤波器。

背景技术

随着我国高速铁路规模化、网络化、密集化发展，动车组引起的牵引供电系统谐波及谐振问题也越来越严重。谐波会导致系统损耗增加、设备绝缘老化，干扰附近通信系统等。在特定频率下，谐波还会引发严重的谐波谐振，产生谐振过电压，影响设备正常运行，甚至烧毁设备。这严重影响了电力系统的电能质量及安全稳定。

常见谐波治理方案包括有源滤波器、无源滤波器、调整系统参数转移谐振频率等。在实际应用中，无源滤波器以其结构简单，价格便宜，运维方便的优点，被视为一种简单且性价比更高的谐波治理方案。其中，C型滤波器以其基波功率损耗低，高通滤波效果好，具有谐振频率等优点被广泛使用。但是，现有C型滤波器存在以下问题：1、C型滤波器有4个元件，在进行优化设计时，通常采用多目标优化，这会提高优化过程的难度；2、现有的参数设计方案大多使用近似的谐振频率表达式，这会导致谐振频率的实际滤波效果下降，甚至谐振点的丢失；3、动车组的谐波会随动车组的类型，运行功率以及工作状况而改变，导致C型滤波器的滤波效果不稳定。因此，C型滤波器在谐波变化较大的情况下的适应性有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于牵引供电系统的C型滤波器。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种用于牵引供电系统的C型滤波器，其等效电路为：滤波电感L₁和滤波电容C₁串联构成LC串联滤波支路；LC串联滤波支路与滤波电阻R并联后，再与电容C串联；所述C型滤波器的器件参数值由以下步骤得到：

步骤1：根据牵引供电系统供电的动车组的运行电压U、额定功率P和功率因数角θ，得到C型滤波器的电容C的基波容抗值进而得到电容C的参数值

步骤2：将C型滤波器的谐振频率k_z设定为牵引供电系统与电力系统公共耦合点的谐波含量最大的谐波次数k_m；

步骤3：设定k次谐波下C型滤波器的阻抗Z_Fk关于滤波电阻R变化的函数Z_Fk(R)，

上式中，

其中，为电容C与滤波电容C₁的比例参数，且

步骤4：设定k次谐波下公共耦合点的驱动阻抗Z_k关于滤波电阻R变化的函数Z_k(R)，