一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波系統，包括發電機組，所述發電機組與變壓器的原邊繞組連接，所述變壓器的次邊繞組通過整流器與逆變器連接，所述逆變器與交流負載連接；還包括集成式濾波器，所述集成式濾波器包括三個并聯支路，所述并聯支路包括串聯的電抗器和電容器；所述三個并聯支路的三個電抗器均繞制在所述變壓器的鐵芯上，且每個電抗器均包括匝數相等、相互串聯的上下兩段，該上下兩段在所述鐵芯上的繞向相反。本發明能有效克服傳統無源濾波和有源濾波電磁發散、噪音較大、占據空間大的缺點。
【專利說明】一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種濾波系統，特別是一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法。
【背景技術】
[0002]船舶及海洋工程電力系統廣泛采用電力電子裝置，其中的變流裝置是船舶及海洋工程電力系統諧波的主要來源，為保證供電系統的電能質量，必須采用諧波方法進行諧波抑制。由于船舶及海洋工程空間受到限制，如果使用基于空心電抗器的無源濾波器，則不僅占據空間大，而且電磁發散容易影響船舶設備運行；如果采用有源濾波，則亦受有限空間的限制，因而電力推進船舶及海洋工程中通常采用鐵芯電抗器。它的最大優點是體積小，但主要缺點是:非線性、交流電阻大而影響濾波效果，且振動噪音大。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法，有效克服傳統無源濾波和有源濾波電磁發散、噪音較大、占據空間大的缺點。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法，船舶及海洋工程的集成式濾波系統包括發電機組，所述發電機組與變壓器的原邊繞組連接，所述變壓器的次邊繞組通過整流器與逆變器連接，所述逆變器與交流負載連接；船舶及海洋工程的集成式濾波系統還包括集成式濾波器，所述集成式濾波器包括三個并聯支路，所述并聯支路包括串聯的電抗器和電容器；所述三個并聯支路的三個電抗器均繞制在所述變壓器的鐵芯上，且每個電抗器均包括匝數相等、相互串聯的上下兩段，該上下兩段在所述鐵芯上的繞向相反。
[0005]所述每個電抗器的上下兩段之間的垂直距離為15?30mm。
[0006]所述三個電抗器中，其中一個電抗器繞制于另外兩個電抗器之間的鐵芯上，且該位于中間的電抗器的纏繞平均半徑大于另外兩個電抗器的纏繞平均半徑。
[0007]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:本發明能有效克服傳統無源濾波和有源濾波電磁發散、噪音較大、占據空間大的缺點。本發明將濾波器與變壓器進行集成化設計，特別是其電抗器部分采用特殊的結構集成于變壓器內部，并能夠使其與其它繞組相互解耦以保證獨立性，并利用漏磁形成漏電感，最終形成集成式電抗繞組。由于其集成性和緊湊性，因而能有效地減小裝備體積、提高制造材料利用率、降低制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發明一實施例結構示意圖；
圖2為本發明一實施例變壓器和電抗器繞制示意圖；
圖3為本發明一實施例電抗器繞制示意圖。【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本發明一實施例包括發電機組1，所述發電機組I與變壓器2的原邊繞組連接，所述變壓器2的次邊繞組通過整流器7與逆變器8連接，所述逆變器8與交流負載9連接；還包括集成式濾波器3，所述集成式濾波器3包括三個并聯支路，所述并聯支路包括串聯的電抗器和電容器；所述三個并聯支路的三個電抗器均繞制在所述變壓器2的鐵芯上，且每個電抗器均包括匝數相等、相互串聯的上下兩段，該上下兩段在所述鐵芯上的繞向相反；如圖1所示的應用于船舶及海洋工程的整流系統中，按濾波要求配置三條濾波支路，濾波器與整流變壓器共同安放在一個變壓器柜里面，其中集成式濾波器的電抗部分與該變壓器的繞組共同繞制于同相的鐵芯上，體積較小的電容器部分也安放在變壓器柜內部。由于變壓器和濾波器的一體化設計，可以有效解決傳統濾波器占地、電磁發散、噪音大等問題。
[0010]如圖2所示，集成式濾波器的電抗部分與變壓器繞組繞制于同一鐵芯上，其中每個濾波電抗器采用兩段式結構，這兩段繞組采用匝數相等、繞向相反、相互串聯的組成形式，然后再與電容組成調諧電路。在同一鐵芯上，集成濾波器5的電抗部分放置于集成濾波器4和6電抗部分的中間，且其繞制平均半徑要比集成濾波器4和6電抗部分的繞制平均半徑大。
[0011]如圖3所示，繞組中流過電流時將產生磁通，變壓器繞組10產生的磁通包括互磁通和漏磁通，對于集成式濾波器電抗部分的繞組亦然，由于此電抗繞組采用了匝數相等、繞向相反的二段式串聯的特殊結構，因而其內部鐵芯中產生了大小相等、方向相反的兩種互磁通，從而整體上看，互磁通相互抵消，僅有在鐵芯和氣隙流通的漏磁通，形成漏電感。從繞組排布上看，這種二段式的電抗結構呈上下排列，中間距離為15?30mm的絕緣距離，其電感計算基本上可以按照同心式的交錯式繞組的漏電感計算方式，然后按照具體的濾波要求與電容器11組成調諧電路。
【權利要求】
1.一種應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法，船舶及海洋工程的集成式濾波系統包括發電機組(I )，所述發電機組(I)與變壓器(2)的原邊繞組連接，所述變壓器(2)的次邊繞組通過整流器(7)與逆變器(8)連接，所述逆變器(8)與交流負載(9)連接；其特征在于，船舶及海洋工程的集成式濾波系統還包括集成式濾波器(3)，所述集成式濾波器(3)包括三個并聯支路，所述并聯支路包括串聯的電抗器和電容器；將所述三個并聯支路的三個電抗器均繞制在所述變壓器(2 )的鐵芯上，且每個電抗器均包括匝數相等、相互串聯的上下兩段，該上下兩段在所述鐵芯上的繞向相反。
2.根據權利要求1所述的應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法，其特征在于，所述每個電抗器的上下兩段之間的垂直距離為15~30mm。
3.根據權利要求1或2所述的應用于船舶及海洋工程的集成式濾波方法，其特征在于，所述三個電抗器中，其中一個電抗器繞制于另外兩個電抗器之間的鐵芯上，且該位于中間的電抗器的纏繞平均半 徑大于另外兩個電抗器的纏繞平均半徑。
【文檔編號】H03H7/01GK104022751SQ201410236778
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】朱軍, 羅隆福, 李勇, 梁崇淦, 廖聞迪 申請人:中國船舶重工集團公司第七一二研究所, 湖南大學