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专利号: 2022101102806
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电源谐波取能的有源EMI滤波器的供电电路,其特征在于:包括谐波感应器,谐波感应器依次连接升压器、滤波稳压器及单极转双极电路,滤波稳压器与单极转双极电路之间连接有电池;

所述谐波感应器包括磁环、副边线圈及m组谐振器,每组谐振器由不同值的电容和电感串联组成,每组谐振器的一端连接电源线,另一端接在N线上;每组谐振器中的电感和副边线圈都绕在磁环上;

所述升压器包括n个并联设置的二极管,相邻两个二极管之间连接一个电容器,二极管和电容器均为n个;

谐波感应器的设计过程为:

设计谐波感应器中谐振器的数量m,具体为:谐波感应器中谐振器的数量m根据谐波功率设计,从第2次谐波开始依次求各次谐波的功率,第i次谐波功率为记为Pi,Pi=Ui×Ii,当第j次谐波的功率Pj大于1mW;第j+1次谐波的功率Pj+1小于1mW时,将j-1作为m的值;

设计谐波感应器中第i个谐振器的谐振频率fi,i=2,3,...,m+1;

第i个谐振器的谐振频率fi由公式设计;

其中,f0为被滤波设备的工作频率,当被滤波设备供电接入交流50Hz的电网时,f0取50Hz;否则,f0取被滤波设备的开关频率,单位为Hz;

设计谐波感应器中的磁环的最大工作频率fmax;

磁环的最大工作频率由设计;

设计谐波感应器中的磁环的内直径d和外直径D;谐波感应器中的磁环内直径d根据线路电压等级设计:线路电压U小于36V时,磁环内直径d由如下公式设计:,单位cm;(1)

线路电压U为36到100V时,磁环内直径d由如下公式设计:,单位cm(2)

谐波感应器中的磁环外直径D由公式获得,单位为cm;

设计谐波感应器中第i个谐振器的电容值Ci;

谐波感应器中第i个谐振器的电容值由公式设计;

其中,Q为谐振器的品质因数,取12;Ri为第i个谐振器中电感Li的电感内阻;

设计谐波感应器中第i个谐振器的电感值Li,第i个谐振器的电感值Li由公式设计;

其中,Q为谐振器的品质因数,Ri为第i个谐振器中电感Li的电感内阻;

设计谐波感应器中第i个谐振器的电感线圈匝数ni;

谐波感应器中第i个谐振器的电感线圈匝数ni由公式设计;

其中Li为第i个谐振器的电感值;Le为磁环的磁路长度;u0为真空磁导率;ur为磁环相对磁导率;Ae为磁环的横截面积;

升压器的设计过程为:

设计有源EMI滤波器的供电电压UAEF;

设计升压器的升压倍数b;

升压器的升压倍数b由最大谐波电压Uk和有源EMI滤波器供电电压UAEF设计;升压倍数b由UAEF/Uk计算得出非整数值,而后通过取整的方法,将计算得到的值扩大为2的整数倍的最小值,即为b值。

2.根据权利要求1所述的电源谐波取能的有源EMI滤波器的供电电路,其特征在于:所述滤波稳压器包括并联设置的电容C和稳压二极管VD以及电感L。

3.根据权利要求1所述的电源谐波取能的有源EMI滤波器的供电电路,其特征在于:所述单极转双极电路包括分压电阻R1、R2,分压电阻R1两端分别并联有滤波电容Cq1、Cq2;分压电阻R2的两端分别并联有滤波电容Cq3、Cq4。

4.根据权利要求1所述的电源谐波取能的有源EMI滤波器的供电电路,其特征在于:所述滤波稳压器的电容值C由公式(3)设计:(3);

其中:fk为最大谐波功率所对应的谐振频率;Uk为最大谐波功率所对应的谐波电压,Ik为最大谐波功率所对应的谐波电流;Acv是有源EMI滤波器的波纹系数;

所述滤波稳压器的电感值L由公式(4)设计:(4);

其中,k2为截止频率控制因子。

5.根据权利要求1所述的电源谐波取能的有源EMI滤波器的供电电路,其特征在于:所述电池的容量由如下公式(5)设计:(5)

其中,W为电池的容量,t为电池的额定使用时间;PEMI为有源EMI滤波器的额定功率;k3为供电装置的转换效率,kin为谐波转换效率,Pin为谐波总输入功率。