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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].

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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...