[go: up one dir, main page]

RU2811423C1 - Network interference filtering device with reactive power compensator - Google Patents

Network interference filtering device with reactive power compensator Download PDF

Info

Publication number
RU2811423C1
RU2811423C1 RU2023113137A RU2023113137A RU2811423C1 RU 2811423 C1 RU2811423 C1 RU 2811423C1 RU 2023113137 A RU2023113137 A RU 2023113137A RU 2023113137 A RU2023113137 A RU 2023113137A RU 2811423 C1 RU2811423 C1 RU 2811423C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactive power
filtering
network
interference
noise
Prior art date
Application number
RU2023113137A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Пантелеевич Лепеха
Original Assignee
Юрий Пантелеевич Лепеха
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Пантелеевич Лепеха filed Critical Юрий Пантелеевич Лепеха
Application granted granted Critical
Publication of RU2811423C1 publication Critical patent/RU2811423C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: new design solution for connection, in particular the combination of network noise suppression filters with a reactive power compensation element in the form of a capacitor bank. A device for filtering network interference with a reactive power compensator, additionally containing a reactive power compensation element between the filtering elements that consists of a power capacitor bank, which simultaneously performs the functions of storage and filtering.
EFFECT: expansion of the network interference suppression band towards low frequencies (80 kHz), suppression of common-mode and differential interference, increase of the power factor (cos ϕ), improvement of electromagnetic compatibility and quality of consumed electricity.
1 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к электротехники и новому конструктивному решению соединения, в частности объединения фильтров подавления сетевых помех с элементом компенсации реактивной мощности в виде блока силовых конденсаторов. Устройство устанавливают в цепи электропитания потребителей электроэнергии переменного тока, которое обеспечивает фильтрацию сетевых помех - уменьшение уровня помех, а также компенсирует составляющую часть реактивной мощности.The present invention relates to electrical engineering and a new design solution for connection, in particular combining network noise suppression filters with a reactive power compensation element in the form of a block of power capacitors. The device is installed in the power supply circuit of alternating current electricity consumers, which filters network interference - reduces the level of interference, and also compensates for a component of reactive power.

Все потребители электрической энергии, за исключением не индукционных нагревателей и ламп накаливания, при работе создают электромагнитные помехи, кондуктивные -распространяющиеся по проводам и сетям электропитания и электромагнитные -распространяющиеся в пространстве. К основным потребителям, создающим электромагнитные помехи относятся: электродвигатели, оборудование сварки, люминесцентные и светодиодные лампы, блоки питания, импульсные преобразователи элементов вычислительной техники и многие другие устройства, они являются не только источниками электромагнитных помех в широком диапазоне частот, а также нагружают сеть электропитания как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности.All consumers of electrical energy, with the exception of non-induction heaters and incandescent lamps, during operation create electromagnetic interference, conductive - spreading through wires and power supply networks and electromagnetic - spreading in space. The main consumers that create electromagnetic interference include: electric motors, welding equipment, fluorescent and LED lamps, power supplies, pulse converters of computer equipment and many other devices; they are not only sources of electromagnetic interference in a wide frequency range, but also load the power supply network as active and reactive components of total power consumption.

Реактивная мощность - часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке, имеющей емкостную и индуктивную составляющие. Не выполняет полезной работы, вызывает дополнительный нагрев проводников и требует применения источника энергии повышенной мощности.Reactive power is the part of the total power expended on electromagnetic processes in a load that has capacitive and inductive components. It does not perform useful work, causes additional heating of the conductors and requires the use of an energy source of increased power.

Электронные устройства все больше окружают нас в повседневной жизни, и все более остро встают вопросы электромагнитной совместимости (ЕМС). В связи с этим ужесточаются и требования, предъявляемые к фильтрам сетевых помех, применяемым для защиты устройств от проникновения высокочастотных помех из сети питания и для защиты от проникновения в сеть высокочастотных помех от потребителей электроэнергии.Electronic devices increasingly surround us in everyday life, and issues of electromagnetic compatibility (EMC) are becoming more and more pressing. In this regard, the requirements for network interference filters used to protect devices from the penetration of high-frequency interference from the power supply network and to protect against the penetration of high-frequency interference from electricity consumers into the network are becoming more stringent.

Существуют отдельные устройства для подавления сетевых помех -сетевые помехоподавляющие фильтры, Патент RU 208745 U1, кл. Н03Н 7/09, опубл. 12.01.2022 Бюл. №2.There are separate devices for suppressing network interference - network noise suppression filters, Patent RU 208745 U1, cl. N03N 7/09, publ. 01/12/2022 Bulletin. No. 2.

Известен фильтр помехоподавляющий для цепей переменного тока в модульном исполнении, Патент RU 203577 U1, кл. G06F 21/00, H01F 41/02 опубл. 13.04.2021 Бюл. №11.A noise suppression filter for alternating current circuits in a modular design is known, Patent RU 203577 U1, cl. G06F 21/00, H01F 41/02 publ. 04/13/2021 Bulletin. No. 11.

Известен фильтр подавления электромагнитных помех, Патент RU 201014 U1, кл. H01F 1/15308, опубл. 23.11.2020 Бюл. №33.A known electromagnetic interference suppression filter, Patent RU 201014 U1, class. H01F 1/15308, publ. November 23, 2020 Bulletin. No. 33.

Существуют и устройства компенсации реактивной мощности, подробно изложены на сайте компании «Хомов электро» https://khomovelectro.ruThere are also reactive power compensation devices, which are described in detail on the website of the Khomov Electro company https://khomovelectro.ru

Известен безмостовой корректор коэффициента мощности Патент RU U1 189902, кл. Н02М 1/42, опубл. 11.06.2019 Бюл. №17A known bridgeless power factor corrector is Patent RU U1 189902, class. N02M 1/42, publ. 06/11/2019 Bulletin. No. 17

Предлагается (не имеющее аналогов) способ и устройство, где фильтрация сетевого напряжения и компенсация реактивной мощности происходит в едином цикле.A (unparalleled) method and device is proposed where network voltage filtering and reactive power compensation occur in a single cycle.

В части способа представлен порядок выполнения соединений элементов, который осуществляется в различных сочетаниях, элементы фильтрации соединены последовательно, а элемент блока конденсаторов соединен между двумя аналогичными элементами фильтрации параллельно цепям электропитания устройства. Условия осуществления действий элементов устройства в способе происходит в режиме одновременного единого цикла.Part of the method presents the order of connection of elements, which is carried out in various combinations, the filtering elements are connected in series, and the element of the capacitor block is connected between two similar filtering elements in parallel to the power supply circuits of the device. The conditions for the implementation of the actions of the device elements in the method occur in a simultaneous single cycle mode.

Задачей технического решения является: расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.The objective of the technical solution is to: expand the network interference suppression band towards low frequencies (80 kHz), suppress common-mode and differential interference, increase the power factor (Cos ϕ), improve electromagnetic compatibility and the quality of consumed electricity.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ и устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности представляет собой объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих, по крайней мере, из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе, состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей, дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов, между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности, состоящий из блока конденсаторов, одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.The problem is solved due to the fact that the method and device for filtering network noise with a reactive power compensator is a combined assembly of noise-suppressing filtering elements, consisting of at least two identical noise-suppression elements located in a metal housing, consisting of noise-suppressing inductively coupled common-mode chokes, chokes are made on toroidal magnetic cores made of amorphous and nanocrystalline alloys in the form of thin strips, noise-suppressing pass-through capacitors, a reactive power compensation element is connected between the filtering elements, consisting of a block of capacitors, which simultaneously performs the functions of storage and filtering action.

Устройство фильтрации сетевых помех могут быть использованы в вариантах исполнения, с различным значением номинальных токов нагрузки (10, 16, 25, 40, 63, 100, 200 А) и соответственно в трехфазных и однофазных сетях электропитания 380/220 В.The network noise filtering device can be used in versions with different rated load currents (10, 16, 25, 40, 63, 100, 200 A) and, accordingly, in three-phase and single-phase power supply networks of 380/220 V.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.The technical result provided by the given set of features is the expansion of the network interference suppression band towards low frequencies (80 kHz), suppression of common-mode and differential interference, increasing the power factor (Cos ϕ), improving electromagnetic compatibility and the quality of consumed electricity.

Практическое апробирование заявленного способа и устройства подтвердило расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.Practical testing of the claimed method and device confirmed the expansion of the network interference suppression band towards low frequencies (80 kHz), suppression of common-mode and differential interference, increase in power factor (Cos ϕ), improvement of electromagnetic compatibility and quality of consumed electricity.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.The presence of a cause-and-effect relationship between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result is shown in Table 1.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows:

На (Фиг. 1) Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности, где обозначено:In (Fig. 1) Network interference filtering device with reactive power compensator, where it is indicated:

1. Шина защитного заземления (РЕ)1. Protective grounding bus (PE)

2. Металлический корпус2. Metal body

3. Синфазный помехоподавляющий дроссель3. Common mode noise suppression choke

4. Проходной помехоподавляющий конденсатор4. Pass-through noise suppression capacitor

5. Блок силовых конденсаторов5. Power capacitor block

В способе представлен порядок выполнения соединений элементов, который осуществляют в различных сочетаниях, элементы фильтрации состоящие из проходных конденсаторов (C1, С2, С3, С4), и (С5, С6, С7, С8) и двух синфазных помехоподавляющих дросселей (3), состоящих из четырех индуктивно связанных обмоток (L1, L2, L3, L4) и (L5, L6, L7, L8) соединены последовательно, а элемент блока конденсаторов (5), включающий в себя три силовых конденсаторов (С9, С10, С11), соединенные между собой в треугольник и три предохранителя (F1, F2, F3), для каждой фазы (А, В, С), соединен между двумя аналогичными элементами фильтрации параллельно цепям электропитания устройства. Условия осуществления действий элементов устройства в способе происходит в режиме одновременного единого цикла.The method presents the order of connection of elements, which is carried out in various combinations, filtering elements consisting of feed-through capacitors (C1, C2, C3, C4), and (C5, C6, C7, C8) and two common-mode noise suppression chokes (3), consisting of the four inductively coupled windings (L1, L2, L3, L4) and (L5, L6, L7, L8) are connected in series, and the capacitor block element (5), which includes three power capacitors (C9, C10, C11), connected between each other in a triangle and three fuses (F1, F2, F3), for each phase (A, B, C), connected between two similar filtering elements parallel to the power supply circuits of the device. The conditions for the implementation of the actions of the device elements in the method occur in a simultaneous single cycle mode.

Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности представляющая объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих, по крайней мере, из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе (2), состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей (3), дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов (С1…С8), между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности (5), состоящий из блока силовых конденсаторов (С9, С10, С11), соединенные между собой в треугольник и три предохранителя- прерывателяA network noise filtering device with a reactive power compensator representing a combined assembly of noise suppression filtering elements consisting of at least two identical noise suppression elements located in a metal housing (2), consisting of noise suppression inductively coupled common mode chokes (3), the chokes are made on toroidal magnetic cores made of amorphous and nanocrystalline alloys in the form of thin strips, noise-suppressing pass-through capacitors (C1...C8), a reactive power compensation element (5) is connected between the filtering elements, consisting of a block of power capacitors (C9, C10, C11), interconnected in a triangle and three fuses-breakers

(F1, F2, F3), для каждой фазы (А, В, С), одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.(F1, F2, F3), for each phase (A, B, C), simultaneously performing the functions of accumulative and filtering action.

Блок силовых конденсаторов (5), специально разработан для фильтров переменного тока трехфазной сети, а также для коррекции коэффициента мощности трехфазной сети с высоким уровнем гармонических искажений и обладает малым значением собственных потерь.The power capacitor block (5) is specially designed for AC filters of a three-phase network, as well as for power factor correction of a three-phase network with a high level of harmonic distortion and has a low value of its own losses.

Три силовых конденсаторных элемента (С9, С10, С11) соединены внутри корпуса в треугольник, встроенные предохранители-прерыватели (F1, F2, F3) избыточного давления обеспечивают безопасность работы и контролируемое отключение в случае перегрузки конденсатора.Three power capacitor elements (C9, C10, C11) are connected inside the housing in a triangle; built-in overpressure fuses-breakers (F1, F2, F3) ensure safe operation and controlled shutdown in case of capacitor overload.

В конструкции силовых конденсаторов применяется «сухая» технология использования металлизированной полипропиленовой пленки с локальным управляемым самовосстановлением, а особый состав полимерного диэлектрика позволяет получить высокую электрическую прочность в диапазоне рабочих температур до +70°С.The design of power capacitors uses “dry” technology using metallized polypropylene film with local controlled self-healing, and the special composition of the polymer dielectric allows for high electrical strength in the operating temperature range up to +70°C.

Работает устройство следующим образом: на вход устройства (Фиг. 1) подключают трехфазную сеть электропитания (фаза А, фаза В, фаза С, нейтраль N, защитное заземление РЕ), распределительную сеть потребителя подключают соответственно (фаза А, фаза В, фаза С, нейтраль N, защитное заземление РЕ) к нагрузке. В обязательном порядке корпус устройства должен быть присоединен к заземляющему устройству. Фильтрация сетевых помех выполняется элементами помехоподавления помехоподавляющими проходными конденсаторами (С1…С8), помехоподавляющими индуктивно связанными синфазными дросселями (3), способные устранять синфазные и дифференциальные сетевые помехи, причем устройство обеспечивает ослабление сетевых помех от проникновения из сети питания и от проникновения в сеть помех от потребителей электроэнергии. Между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности (5), который одновременно обеспечивает корректировку коэффициента мощности (Cos ϕ), и обеспечивает ослабление сетевых помех в области низких частот, за счет большой емкости конденсаторов.The device operates as follows: a three-phase power supply network is connected to the input of the device (Fig. 1) (phase A, phase B, phase C, neutral N, protective grounding PE), the consumer distribution network is connected accordingly (phase A, phase B, phase C, neutral N, protective grounding PE) to the load. The device body must be connected to a grounding device. Filtering of network interference is carried out by noise suppression elements: noise-suppressing pass-through capacitors (C1...C8), noise-suppressing inductively coupled common-mode chokes (3), capable of eliminating common-mode and differential network interference, and the device provides attenuation of network interference from penetration from the power supply network and from interference from penetration into the network electricity consumers. A reactive power compensation element (5) is connected between the filtering elements, which simultaneously provides correction of the power factor (Cos ϕ), and ensures the attenuation of network interference in the low frequency region due to the large capacitance of the capacitors.

Устройство размещено в металлическом корпусе (2) с использованием проходных конденсаторов (С1…С8), что в совокупности обеспечивает экранирование от внутренних и внешних электромагнитных полей, обеспечивая при этом электромагнитную совместимость технических средств.The device is housed in a metal case (2) using pass-through capacitors (C1...C8), which together provides shielding from internal and external electromagnetic fields, while ensuring electromagnetic compatibility of technical equipment.

Техническая осуществимость изобретения вытекает из описания способа и устройства фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности с практическим достижением указанного технического результата.The technical feasibility of the invention follows from the description of the method and device for filtering network interference with a reactive power compensator with the practical achievement of the specified technical result.

Claims (1)

Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности, представляющее объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих по крайней мере из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе, состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей, дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов, характеризующихся тем, что между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности, состоящий из блока силовых конденсаторов, одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.A network noise filtering device with a reactive power compensator, representing a combined assembly of noise suppression filtering elements consisting of at least two identical noise suppression elements located in a metal case, consisting of noise suppression inductively coupled common mode chokes, the chokes are made on toroidal magnetic cores made of amorphous and nanocrystalline alloys in the form of thin strips, noise-suppressing pass-through capacitors, characterized by the fact that a reactive power compensation element is connected between the filtering elements, consisting of a block of power capacitors, which simultaneously performs the functions of storage and filtering action.
RU2023113137A 2023-05-22 Network interference filtering device with reactive power compensator RU2811423C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811423C1 true RU2811423C1 (en) 2024-01-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138914C1 (en) * 1994-03-29 1999-09-27 Акционерное научно-производственное общество закрытого типа "Эмсотех Лтд." Filter for suppression of surges in mains lines
CN105186518A (en) * 2015-09-16 2015-12-23 江苏振光电力设备制造有限公司 Integrated optimization system of electric energy quality of power distribution network
CN205960651U (en) * 2016-07-25 2017-02-15 国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司 Switching power supply among reactive power compensator
RU171172U1 (en) * 2016-12-07 2017-05-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" DEVICE FOR SUPPRESSING INTERFERENCE ARISING WHEN TRANSMITTING INFORMATION ON POWER SUPPLY LINES
RU203417U1 (en) * 2020-11-26 2021-04-05 Юрий Пантелеевич Лепеха INTERFERENCE FILTER FOR DC CIRCUITS IN MODULAR VERSION
CN113937784A (en) * 2021-10-20 2022-01-14 广东电网有限责任公司江门供电局 Anti-harmonic low-voltage reactive power compensation device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138914C1 (en) * 1994-03-29 1999-09-27 Акционерное научно-производственное общество закрытого типа "Эмсотех Лтд." Filter for suppression of surges in mains lines
CN105186518A (en) * 2015-09-16 2015-12-23 江苏振光电力设备制造有限公司 Integrated optimization system of electric energy quality of power distribution network
CN205960651U (en) * 2016-07-25 2017-02-15 国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司 Switching power supply among reactive power compensator
RU171172U1 (en) * 2016-12-07 2017-05-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" DEVICE FOR SUPPRESSING INTERFERENCE ARISING WHEN TRANSMITTING INFORMATION ON POWER SUPPLY LINES
RU203417U1 (en) * 2020-11-26 2021-04-05 Юрий Пантелеевич Лепеха INTERFERENCE FILTER FOR DC CIRCUITS IN MODULAR VERSION
CN113937784A (en) * 2021-10-20 2022-01-14 广东电网有限责任公司江门供电局 Anti-harmonic low-voltage reactive power compensation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8212416B2 (en) Device for filtering harmonics
US5640314A (en) Symmetrical power system
Baitha et al. A comparative analysis of passive filters for power quality improvement
Sekar et al. A review and study of harmonic mitigation techniques
Aziz et al. A review on harmonic mitigation method for non-linear load in electrical power system
CN108039815B (en) Electromagnetic interference suppression circuit and operation method thereof
CN209233717U (en) A kind of EMC filter circuit
Silva et al. New considerations in the input filter design of a three-phase buck-type PWM rectifier for aircraft applications
CN110224581B (en) A common mode voltage suppression system
CN210327036U (en) Alternating current-direct current power supply system with power supply end capable of being grounded
RU2811423C1 (en) Network interference filtering device with reactive power compensator
Attia et al. Harmonic distortion effects and mitigation in distribution systems
CN110112740A (en) A kind of multiple harmonic passive filter structure
CN103151170A (en) Thin film capacitor for high power three-phase alternating-current filtering occasion
CN212322767U (en) Novel topological three-phase inverter EMI filter
CN107800151B (en) Island microgrid inverter control method with virtual passive filter
CN204681243U (en) A kind of harmonic controling system of frequency converter
Qi et al. Common-mode EMI solutions for modular back-to-back converter systems
Adejumobi et al. Harmonics mitigation on industrial loads using series and parallel resonant filters
RU221830U1 (en) NETWORK INTERFERENCE FILTERING DEVICE WITH SHIELDED CABLE
Liu et al. THD and EMI performance study of foil-wound inductor of LCL filter for high power density converter
US11901733B2 (en) Hybrid passive power filter and three-phase power system
JPH03145929A (en) Inverter apparatus
Mudaheranwa et al. Reduction of harmonics using Active Power Filters in Electric Power System
CN103595049B (en) Single-tuning power grid low-frequency inter-harmonic passive power filter