改进的电滤波器制造技术

一种适于对含有电波形的线路进行滤波的有源滤波器，该有源滤波器包括：放大器（５）、控制系统（４）、波形测量装置（ＣＴ）以及耦合电路（６），在使用过程中，该波形测量装置（ＣＴ）将输入信号送到控制系统（４），响应输入信号，控制系统控制放大器（５），耦合电路（６）使放大器连接到要被滤波的系统，其中耦合电路（６）包括设置在限制形式的四端口网络中的无源电路，该无源电路在其有效带宽内其频率响应中没有极点。通常，四端口网络（６）设置成梯形电路，而且该滤波器的主要用途是对电源系统的交流供电和直流供电进行滤波。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源电滤波器，以及使用该滤波器的方法，本专利技术尤其涉及，但是并不仅仅涉及供电系统的滤波器。
技术介绍
许多设备连接到交流和直流电源系统，而且在该电源系统中，这种设备通常在电压和电流方面产生失真。这种失真除非被校正，否则易于对该电源系统内的其它设备产生干扰。最强的干扰装置可能是额定功率为100MW至2000MW或者更高数量级的HVDC变换器。具有较低额定功率的其它装置包括与诸如矿井提升机(mine-winder)和轧钢机的工业设备有关的变换器。通常用于减小干扰的方法，是在线路与该线路的回线(return)之间的干扰源上设置一个并联滤波器。(回线通常接地，但是不是必须接地)。当前使用的大多数滤波器采用无源滤波器形式，这种无源滤波器含有电感器和电容器，有时还具有附加电阻器。无源滤波器可以并联到交流或直流系统，而且通常包括串联的电感器-电容器调谐支路，该串联电感器-电容器调谐支路被调谐到最大干扰谐波上，而且有时包括其它相对较宽的宽带(“阻尼”)滤波器支路(通常具有附加电阻器)，用以过滤高频。这种无源滤波器的主要功能是在干扰频率上表现为低(理想情况是零阻抗)并联阻抗，从而通过该滤波器，基本上使所有干扰电流分量转向。这种现有技术的无源滤波器的缺点在于，交流系统频率的变化，典型地为百分之几的频率变化，所引起的失谐效应，可能导致滤波不充分。频率变化对宽带(“阻尼”)滤波器支路的影响较小，但是宽带(“阻尼”)滤波器支路的滤波作用相对较弱，而且损耗较大(并且浪费投资)。如果要求滤波器的总基频无功功率(reactive power)(或总电容)小，则这些效应会变得更为严重。无源滤波器的成本相对较高。有源滤波器是公知的，在有源滤波器中，经由一个无源耦合电路将电子放大器连接到交流或直流线路上，通过测量交流线路或直流线路上的电压或电流失真，以闭环方式控制该放大器，从而将交流或直流线路上的失真降低到一个小的数值上(理想值是零)。图1示出用于有源交流滤波器的一相上的一种已知配置的例子的原理图。假设干扰源是12脉冲变换器1，它从交流系统2吸收电流IC(仅在基频表示为EMF，在阻抗Z之后)。变换器1在直流供电轨端(supply rail)C、C上产生直流电压。首先，假定电流IC起初含有所需的基频电流和11、13、23、25...次的谐波。如果没有滤波器，则由于存在有限阻抗Z，这些谐波电流在交流系统上产生有限谐波电压，这样可能对交流系统(未示出)上的其它客户的供电产生干扰。所示的典型有源滤波器3与交流系统供电轨端(rail)A-A并联。有源滤波器3包括控制系统4、放大器5、耦合滤波器6以及传感装置，该传感装置是以测量电流互感器(Current Transformer)CT形式配置的，而且该电流互感器与交流供电轨端之一相连。该传感装置CT用于检测由直流变换器1产生的谐波电流，然后，将向控制系统4提供一个输入，而控制系统4又依次连接到放大器5。放大器的输出驱动耦合网络6的两个输入端B、B。网络6的输出端分别连接到供电轨端A、A。控制系统4和放大器5分别是有源滤波器惯例中的已知类型。简洁起见，仅示出一相，对于3相系统，通常需要3个这种电路。假设控制系统响应交流系统中测量出的电流Is来控制放大器，以使Is中的谐波降低(理想情况)到0。在这种条件下，通过有源滤波器送到线路的谐波电流IF等于IC内的谐波分量。该例所示的从放大器5到交流线路的连接是通过无源耦合滤波器6实现的。其它形式的连接也是公知的，例如，单个电感器或单个电容器，甚或直接连接，但是这些均需要该放大器具有高输出电压额定值，因此放大器的成本高，并通常昂贵得买不起。图2示出无源耦合滤波器6的一种已知配置，它包括两个并联的、被分别调谐到两个最大交流谐波电流(12脉冲变换器的第11次和第13次谐波)的无源电感一电容滤波器支路IC1、IC2。如果这些调谐精确，包括精确的交流系统频率，则从理论上，第11次和第13次谐波处所要求的放大器电压为0，或者实际上，该放大器电压非常小。这些频率被称为耦合阻抗的“零点”。图3示出典型配置下阻抗与频率(以谐波阶次的形式表示)的曲线图。对于正常失谐效应(原理上是由交流系统频率的变化引起的)，所需的放大器电压(因此其额定功率)将明显升高，但是放大器成本仍是可接受的。然而，对于比第11次或第13次低得多或高得多的谐波频率，图2所示的简单耦合滤波器的阻抗将相对快速地升高，滤去这些频率，例如23次、25次或者更高阶次的频率需要过高的放大器电压，因此放大器的成本过高。对于两个零点之间的频率(在该例子中约为第12次谐波)，所示的耦合表现出一个“极点”，在该极点的频率处，其理论阻抗无穷大，或实际上为非常大的阻抗值，使得在该频率范围内，不能进行滤波。通过增加耦合滤波器中的并联支路的数量，可以增加过滤的谐波的数量。尽管未示出，但是例如，如果图2所示耦合滤波器中的并联支路的数量增加到4个，则可以将它们调谐到11次谐波、13次谐波、23次谐波、25次谐波。因此，在11次、13次、23次谐波、25次谐波处所要求的放大器电压就可以相当低。然而，远离这些频率的频率又要求过高的放大器电压。此外，在每对零点之间，这种配置也在阻抗特性中表现出多个极点，因此，例如，过滤诸如17或19的中间阶次的谐波电流(因为各种变换器的不平衡，所以可能出现这种情况)也要求过高的放大器电压，即使这些谐波电流很小。迄今为止描述的耦合电路实际上是两端口电路。使用梯形电路形式的四端耦合电路也是公知的，该梯形电路包括串联元件和并联元件，例如，梯形电路的大多数串联元件是电感器，而大多数并联元件是电容器，而且在该梯形电路中，至少一个串联元件是一个与电容器并联的电感器，或者至少一个并联元件是一个与电容器串联的电感器。例如WO 89/06879 A1(Dan)专利描述了这种配置的一些具体例子，但是所有这些例子，在这些例子的传递函数中，均至少具有一个极点。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种适于对含有电波形的电线进行滤波的有源滤波器，该有源滤波器包括放大器、控制系统、波形测量装置以及耦合电路，该波形测量装置适于获得电波形中至少一个噪声频率的测量值，然后，将噪声频率的该测量值送到控制系统的输入端，设置该控制系统，以响应输入信号来控制该放大器，耦合电路将该放大器连接到线路，从而至少控制一个噪声频率，其中在所设置的梯形电路配置中，耦合电路包括一个无源部件的四端口网络，从而在其有用带宽内，其频率响应没有极点。优选地，设置该梯形电路配置，使其确实能够在至少一个噪声频率处或其附近适于出现一个零点。该梯形电路配置包括至少3个串联支路和至少3个并联支路，其中所述梯形电路的每个串联支路分别包括至少一个电容器、或者至少一个电感器，或者由至少一个电容器和至少一个电感器构成的串联组合，以及所述梯形电路的每个并联支路分别包括至少一个电容器、或者至少一个电感器，或者由至少一个电容器和至少一个电感器构成的并联组合，以及在至少一个串联支路中至少存在一个电感器，在至少一个并联支路中至少存在一个电感器，在至少一个串联支路中至少具有一个电容器，在至少一个并联支路中至少具有一个电容器。这种形式的四端口耦合滤波器具有优势的，因为在其工作频率范围内，该滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于对含有电波形的电线进行滤波的有源滤波器，该有源滤波器包括：放大器、控制系统、波形测量装置以及耦合电路，该波形测量装置适于获得电波形中至少一个噪声频率的测量值，并将该噪声频率的该测量值送到该控制系统的一个输入，该控制系统被设置成响应该输入信号来控制该放大器，耦合电路将该放大器连接到该线路，从而至少控制一个噪声频率，其中该耦合电路包括以梯形电路配置方式设置的无源部件的四端口网络，从而在该耦合电路的有效带宽中，其频率响应没有极点。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰德斯蒙德安斯沃思，
申请(专利权)人：阿尔斯通公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]