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Selbstabstimmendes hybrides Harmonischen-Filter ("Selftuned hybrid harmonic filter -HyTune")

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018111D
Original Publication Date: 2002-Feb-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23

Publishing Venue

Siemens

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Marcos Pereira: AUTHOR

Abstract

Die durch die HGÜ-Konverter und andere elektri- schen Einrichtungen erzeugten Harmonischen wer- den durch den Einsatz von passiven Filtern und/oder hybriden Filtern bekämpft, wobei hier der Begriff "hybrides Filter" die Reihenschaltung von einem passiven und einem aktiven Filter schildert - s. Lite- raturhinweis [1]. Das passive Filter und das passive Teil eines hybri- den Filters werden auf ausgewählte harmonischen Frequenzen abgestimmt, so dass sie eine minimale Impedanz bei diesen Frequenzen aufweisen, um eine ausreichende Filterwirkung zu erzielen. Diese Fre- quenzen werden im Folgenden als Abstimmungsfre- quenzen erwähnt.

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Selbstabstimmendes hybridesHarmonischen-Filter ("Selftunedhybrid harmonic filter - HyTune")

Energie

Idee: Marcos Pereira, Erlangen

Die� durch� die� HGÜ-Konverter� und� andere� elektri-schen Einrichtungen� erzeugten� Harmonischen� wer-den durch den Einsatz von passiven Filtern und/oderhybriden� Filtern� bekämpft,� wobei hier der Begriff"hybrides� Filter"� die� Reihenschaltung von einempassiven und einem aktiven Filter schildert - s. Lite-raturhinweis [1].

Das passive Filter und das passive Teil eines hybri-den Filters werden� auf� ausgewählte� harmonischenFrequenzen abgestimmt, so dass sie eine minimaleImpedanz bei diesen Frequenzen aufweisen, um eineausreichende� Filterwirkung� zu� erzielen.� Diese Fre-quenzen werden im Folgenden als Abstimmungsfre-quenzen erwähnt.

Faktoren,� die� zu� technischen� Schwierigkeiten� undzusätzlichen Kosten bei� der� Anwendung� der� obengenannten Filter beitragen, sind:

A)� � � � Die Netzfrequenz kann innerhalb eineszugelassenen Bereiches variieren. Damitweichen die� Frequenz � der� Harmonischenvon den Abstimmungsfrequenzen des Filtersab. Daher wird die Wirkung des Filters ver-schlechtert.

B)� � � � Temperaturänderungen und andere Faktorenbewirken� Änderungen� der elektrischen Ei-genschaften von Filterkomponenten und da-durch eine Verschiebung der Abstimmungs-frequenzen des Filters, so dass seine Wir-kung beeinträchtigt wird. Diese Phänomenwird� im� Folgenden� als� Verstimmung desFilters bezeichnet.

Eine mögliche Lösung für die dargestellten Problemebesteht aus dem Einsatz von aktiven Filtern höhererLeistung.� Dies� ist� jedoch� problematisch,� weil� dievorhandenen elektronischen Quellen für Anwendun-gen in aktiven Filtern nur eine begrenzte Leistungbesitzen.

Eine andere Lösung ist die Anwendung von konti-nuierlich abgestimmten passiven Filtern. SolcheFilter sind in der Form einer Reihenschaltung voneinem Kondensator und einem Induktor vorhanden,wobei der Induktor durch einen geregelten Gleich-strom beeinflusst wird - s. Literaturhinweis [2]. Hierbesteht der Nachteil, dass diese Anordnung nur aufeine Frequenz� abgestimmt� werden� kann,� so� dassmehrere solche Filter benötigt werden, wenn mehrereHarmonische zu filtrieren sind, wie es z.B. bei HGÜ-Anlagen üblich ist.

Die Idee löst die dargestellten Problem durch eineneuartige Filteranordnung, die in der Lage ist, mehre-re Harmonische effektiv und unabhängig von Ände-rungen� der Netzfrequenz� und� Filterkomponentengleichzeitig zu bekämpfen. Durch das Einfügen einesaktiven Filters lässt sich diese Filteranordnung aufeine hybride Ausführung erweitern. Beide - passiveund hybride - Ausführungen der Erfindung werdenim� Folgenden� als� HyTune-Filter oder einfach alsHyTune erwähnt.

Prinzip und Aufbau des HyTune-Filters:

In der Abbildung 1 wird die Anwendung eines Hy-Tune-Filters auf eine Phase eines Wechselstromnet-zes, z.B. in einer� HGÜ-Station� dargestellt.� In� derRegel besitzt jede Phase eine identische Filteranord-nung. Dies wird jedoch hi...