一种电气化铁路混合滤波器及电气化铁路混合滤波系统的制作方法

1.本发明涉及电气化铁路领域，具体而言，涉及一种电气化铁路混合滤波器及电气化铁路混合滤波系统。


背景技术：

2.早期在交直电力机车使用比较普遍的时候，由于交直机车主要产生由单个谐振点构成的低频区域的谐波，所以一般采用具有调谐特性的滤波器滤除特定的含量较高的单次谐波。随后交直交电力机车的出现，使得牵引供电系统中出现高次谐波，单调谐滤波器的滤波特性就不再适用，为解决这一问题，国内外学者纷纷展开研究，分别提出了一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器、c型滤波器，但在应用中发现前两者存在基波损耗，后两者参数设计比较复杂，基于此提出一种新型二阶滤波器——阻波高通滤波器，该滤波器在基频时呈现高阻抗，不消耗基波功率；高频时呈现低阻抗，为高次谐波提供通路。但阻波高通滤波器对3次和5次等低次谐波滤除效果低于高次谐波滤除效果。
3.因此，如何克服上述问题是目前亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电气化铁路混合滤波器及电气化铁路混合滤波系统，以改善现有技术中阻波高通滤波器滤波支路对基波附近3、5次谐波的滤除率偏低的问题。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.第一方面，本发明提供一种电气化铁路混合滤波器，其包括双调谐滤波器；及，阻波高通滤波器；其中，所述双调谐滤波器和所述阻波高通滤波器并联后的第一公共端接牵引母线，所述双调谐滤波器和所述阻波高通滤波器并联后的第二公共端接地；所述双调谐滤波器，用于为多次谐波提供滤波通路；所述阻波高通滤波器，用于在基波下发生并联谐振。
7.在一可能的实施例中，所述双调谐滤波器，包括：第一调谐滤波器和第二调谐滤波器；其中，所述第一调谐滤波器的一端与所述第二调谐滤波器的一端连接；所述第一调谐滤波器的另一端与所述母线连接；所述第二调谐滤波器的另一端接地。
8.在一可能的实施例中，所述第一调谐滤波器，包括：第一电抗器和第一电容器；其中，所述第一电抗器的一端与所述母线连接，所述第一电抗器的另一端和所述第一电容器的一端连接，所述第一电容器的另一端与所述第二调谐滤波器的一端连接。
9.在一可能的实施例中，第二调谐滤波器，包括：第二电抗器和第二电容器；其中，所述第二电抗器与所述第二电容器并联；所述第二电抗器与所述第二电容器并联后的一端与所述第一电容器连接，所述第二电抗器与所述第二电容器并联后的另一端接地；其中，由所述第一电抗器、所述第二电抗器、所述第一电容器和所述第二电容器构成的所述双调谐滤波器，用于为3次和5次谐波提供滤波通路。
10.在一可能的实施例中，所述阻波高通滤波器，包括：高通滤波器和电阻器；其中，所
述电阻器的一端与所述高通滤波器的一端连接，所述电阻器的另一端接地；所述高通滤波器的另一端连接所述母线。
11.在一可能的实施例中，所述高通滤波器包括第三电容器和第三电抗器；其中，所述第三电容器与所述第三电抗器并联；所述电阻器的一端与所述第三电容器和所述第三电抗器的第一公共端连接，所述第三电容器和所述第三电抗器的第二公共端连接所述母线。
12.在一可能的实施例中，所述电气化铁路混合滤波器基波下的等效阻抗满足如下关系：
[0013][0014]
其中，h为滤除谐波次数；rf为所述电阻器的阻值。
[0015]
第二方面，本技术还提供一种电气化铁路混合滤波系统，包括：如第一方面任意一项所述的电气化铁路混合滤波器；及，电力系统；其中，所述电气化铁路混合滤波器连接于所述电力系统与大地之间。
[0016]
在一可能的实施例中，所述电气化铁路混合滤波器的数量为2个。
[0017]
在一可能的实施例中，所述电力系统包括三相牵引变压器或两相牵引变压器；所述电气化铁路混合滤波器连接于所述三相牵引变压器与大地之间；或者，所述电气化铁路混合滤波器连接于所述两相牵引变压器与大地之间。
[0018]
上述本发明提供的一种电气化铁路混合滤波器及电气化铁路混合滤波系统，通过设置双调谐滤波器和阻波高通滤波器，将双调谐滤波器和阻波高通滤波器并联后一端接到母线，另一端接地。由于双调谐滤波器3、5次谐波阻抗接近于零，为3、5次谐波提供滤波通路；而阻波高通滤波器在基波下发生并联谐振，基波阻抗为无穷大，呈现高阻抗，几乎没有基波电流流经，因此有功损耗几乎为零，随着频率的增加，滤波器支路的等效阻抗迅速降低，为高次谐波提供滤波通路，对应滤除基波外的其它高次谐波，进而改善现有技术中阻波高通滤波器滤波支路对基波附近3、5次谐波的滤除率偏低的问题，提高滤除率。
[0019]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0021]
图1是本发明较佳实施例提供的一种电气化铁路混合滤波器的结构示意图；
[0022]
图2是本发明较佳实施例提供的一种电气化铁路混合滤波系统的结构示意图。
具体实施方式
[0023]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因
此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
请参照图1，本实施例提供一种电气化铁路混合滤波器100，其包括双调谐滤波器；及，阻波高通滤波器。
[0025]
其中，所述双调谐滤波器和所述阻波高通滤波器并联后的第一公共端接牵引母线，所述双调谐滤波器和所述阻波高通滤波器并联后的第二公共端接地；所述双调谐滤波器，用于为多次谐波提供滤波通路；所述阻波高通滤波器，用于在基波下发生并联谐振。
[0026]
可选地，所述双调谐滤波器，包括：第一调谐滤波器110和第二调谐滤波器120。
[0027]
其中，所述第一调谐滤波器110的一端与所述第二调谐滤波器120的一端连接；所述第一调谐滤波器110的另一端与所述母线连接；所述第二调谐滤波器120的另一端接地。
[0028]
可选地，所述第一调谐滤波器110，包括：第一电抗器l1和第一电容器c1。
[0029]
其中，所述第一电抗器l1的一端与所述母线连接，所述第一电抗器l1的另一端和所述第一电容器c1的一端连接，所述第一电容器c1的另一端与所述第二调谐滤波器120的一端连接。
[0030]
可选地，所述第二调谐滤波器120，包括：第二电抗器l2和第二电容器c2。
[0031]
其中，所述第二电抗器l2与所述第二电容器c2并联；所述第二电抗器l2与所述第二电容器c2并联后的一端与所述第一电容器c1连接，所述第二电抗器l2与所述第二电容器c2并联后的另一端接地；
[0032]
其中，由所述第一电抗器l1、所述第二电抗器l2、所述第一电容器c1和所述第二电容器c2构成的所述双调谐滤波器，用于为3次和5次谐波提供滤波通路。
[0033]
在一可能的实施例中，所述阻波高通滤波器，包括：高通滤波器130和电阻器rf。
[0034]
其中，所述电阻器rf的一端与所述高通滤波器130的一端连接，所述电阻器rf的另一端接地；所述高通滤波器130的另一端连接所述母线。
[0035]
可选地，所述高通滤波器130包括第三电容器cf和第三电抗器lf；
[0036]
其中，所述第三电容器cf与所述第三电抗器lf并联；
[0037]
所述电阻器rf的一端与所述第三电容器cf和所述第三电抗器lf的第一公共端连接，所述第三电容器cf和所述第三电抗器lf的第二公共端连接所述母线。
[0038]
可选地，所述电气化铁路混合滤波器100基波下的等效阻抗满足如下关系：
[0039][0040]
其中，h为滤除谐波次数；rf为所述电阻器rf的阻值。
[0041]
需要说明的是，阻波高通滤波器在基波下发生并联谐振，基波阻抗呈现无穷大，理论上基波电流不会流经阻波高通滤波器中的电阻器rf，有功功率损耗为零；随着频率的增大，阻波高通滤波器所在的滤波支路等效阻抗值迅速减小，阻波高通滤波器在高频下呈现低阻抗，为高次谐波提供通路。并且在接入电力系统以后，可以改变原电力系统的谐振频率，避免谐振的发生。
[0042]
可以理解的是，本技术提供的电气化铁路混合滤波器100在基波时几乎不消耗有功功率，对于基波以外的其它高次谐波都呈现低阻抗，可滤除除基波以外的其它高次谐波。
另外，所述双调谐滤波器在工作时，只有串联第一电抗器l1承受高压，并联电路中的第二电容器c2基本上只通过谐波的无功容量，因此，由于滤波装置的容量较小，故造价较低，可以有效节约成本。
[0043]
请参照图2，本技术实施例还提供一种电气化铁路混合滤波系统，该电气化铁路混合滤波系统200包括：电气化铁路混合滤波器100；及，电力系统210。
[0044]
其中，所述电气化铁路混合滤波器100连接于所述电力系统210与大地之间。
[0045]
可选地，电气化铁路混合滤波器100的数量为2个。
[0046]
可选地，电力系统210包括牵引变压器。
[0047]
可选地，牵引变压器可以是三相牵引变压器或两相牵引变压器。
[0048]
其中，所述电气化铁路混合滤波器100连接于所述三相牵引变压器与大地之间；或者，所述电气化铁路混合滤波器100连接于所述两相牵引变压器与大地之间。
[0049]
综上所述，本发明提供的一种电气化铁路混合滤波器100及电气化铁路混合滤波系统200，通过设置双调谐滤波器和阻波高通滤波器，将双调谐滤波器和阻波高通滤波器并联后一端接到母线，另一端接地。由于双调谐滤波器3、5次谐波阻抗接近于零，为3、5次谐波提供滤波通路；而阻波高通滤波器在基波下发生并联谐振，基波阻抗为无穷大，呈现高阻抗，几乎没有基波电流流经，因此有功损耗几乎为零，随着频率的增加，滤波器支路的等效阻抗迅速降低，为高次谐波提供滤波通路，对应滤除基波外的其它高次谐波，进而改善现有技术中阻波高通滤波器滤波支路对基波附近3、5次谐波的滤除率偏低的问题，提高滤除率。
[0050]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0051]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0052]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0053]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。