DE10309199A1

DE10309199A1 - Compact electric filter has first capacitor connecting tuning circuit to conductor in which damping and compensation are being carried, bypass capacitor connected in parallel with tuning branch

Info

Publication number: DE10309199A1
Application number: DE2003109199
Authority: DE
Inventors: Norbert Christl; Frank Schettler; Thomas Westerweller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Filter has a first capacitor (C1) and a tuning circuit (3) arranged in a tuning branch and in series with the first capacitor with a first inductance (L1) in a inductance branch (4). The first capacitor connects the tuning circuit to the conductor in which damping and compensation are being carried out and a bypass capacitor (CB) is connected in parallel with the tuning branch.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Filter zur Dämpfung elektrischer Schwingungen in einem mit Strom gespeisten Leiter mit einer ersten Kapazität und einem in einem Abstimmzweig angeordneten und in Reihe zur ersten Kapazität geschalteten Abstimmkreis, der in einem Induktivitätszweig eine erste Induktivität aufweist, wobei der Abstimmzweig mittels der ersten Kapazität mit dem Leiter elektrisch verbindbar ist.The invention relates to an electrical Damping filter electrical vibrations in a conductor fed with electricity a first capacity and one arranged in a tuning branch and in series with the first capacity switched tuning circuit, which is in an inductance branch a first inductance has, the tuning branch by means of the first capacitance with the Head is electrically connectable.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines gattungsgemäßen elektrischen Filters in einer Stromrichteranlage.The invention further relates to the use of a generic electrical Filters in a converter system.

Ein gattungsgemäßer elektrischer Filter ist beispielsweise aus der WO 95/04395 bekannt. Der dort offenbarte Filter weist einen Reihenschwingkreis auf, der aus einer ersten Kapazität sowie einer hierzu in Reihe geschalteten ersten Induktivität besteht. Der Reihenschwingkreis ist kapazitätsseitig mit einer Phase eines Drehstromnetzes verbindbar. Dabei ist der vorbekannte elektrische Filter für einen Einsatz bei der Hochspannungsgleichstromübertragung vorgesehen, wobei mittels Umrichterventile eine Wechselspannung zu einer Gleichspannung oder eine Gleichspannung zu einer Wechselspannung umgerichtet wird. Der vorbekannte Filter ist auf eine oder mehrere von bei dieser Umrichtung auftretenden Oberschwingungen abgestimmt und weist in deren Frequenzbereich eine geringere Impedanz auf als in hierzu benachbarten Frequenzbereichen. Der parallel zu einer Last an das Drehstromnetz geschaltete Filter, bildet somit für die unerwünschten Oberschwingungen ei nen Bypass, so dass diese aus dem Drehstromnetz herausgefiltert werden.A generic electrical filter is for example known from WO 95/04395. The filter disclosed there has one Series resonant circuit based on a first capacitance as well a first inductance connected in series for this purpose. The series resonant circuit has one phase on the capacitance side Three-phase network connectable. Here is the previously known electrical Filter for intended for use in high-voltage direct current transmission, where an AC voltage to a DC voltage using converter valves or converting a DC voltage to an AC voltage. The known filter is on one or more of these Redirection occurring harmonics and points in whose frequency range has a lower impedance than in this neighboring frequency ranges. The parallel to a load on that Three-phase network switched filter, thus forms egg for the undesirable harmonics Bypass, so that they are filtered out of the three-phase network.

Solche aus einem einzigen Reihenschwingkreis bestehende passive elektrische Filter werden auch als einfach abgestimmte Filter bezeichnet, da sie hinsichtlich ihrer Impedanz lediglich auf einen Frequenzbereich abstimmbar sind.Those from a single series resonant circuit Existing passive electrical filters are also considered to be simply tuned Filters referred to because of their impedance only can be tuned to a frequency range.

Aus der WO 95/04395 sind darüber hinaus auch zweifach abgestimmte passive elektrische Filter bekannt, bei denen ein Reihenschwingkreis in Reihenschaltung zu einem Parallelschwingkreis angeordnet ist. Solche aus zwei Schwingkreisen bestehende elektrische Filter erlauben die Abstimmung auf zwei Frequenzbereiche oder Oberschwingungen und werden bei der Umrichtung von Wechselstrom in Gleichstrom wechselstromseitig bevorzugt eingesetzt.WO 95/04395 are also also known double-tuned passive electrical filters, in which a series resonant circuit in series with a parallel resonant circuit is arranged. Such electrical consisting of two resonant circuits Filters allow tuning to two frequency ranges or harmonics and become AC-side when converting from AC to DC preferably used.

Aus der Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", Band 12 aus dem Jahre 1993 ist auf Seite 732 ein elektrischer Filter gezeigt, der aus einem Reihenschwingkreis sowie einem Parallelschwingkreis zusammengesetzt ist. Dabei besteht der Reihenschwingkreis aus einer ersten Kapazität in Reihenschaltung zu einer ersten Induktivität, wobei der Parallelschwingkreis einen Kondensator sowie eine Spule umfasst, die parallel zueinander geschaltet und durch einen ebenfalls parallel zu diesen geschalteten Überspannungsbegrenzer gegen hohe Spannungen geschützt sind.From the magazine "Elektrizitätswirtschaft", volume 12 from the In 1993 an electric filter is shown on page 732 which composed of a series resonant circuit and a parallel resonant circuit is. The series resonant circuit consists of a first capacitance connected in series to a first inductance, the parallel resonant circuit comprising a capacitor and a coil includes, which are connected in parallel to each other and also by one parallel to these surge suppressors protected against high voltages are.

Der elektrische Filter der eingangs genannten Art weist den Nachteil auf, dass höhere harmonische Oberschwingungen ohne Zusatzmaßnahmen nicht ausreichend gefiltert werden können.The electrical filter of the beginning mentioned type has the disadvantage that higher harmonics not without additional measures can be filtered sufficiently.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen elektrischen Filter der eingangs genannten Art bereitzustellen, der auf bestimmte Frequenzbereiche oder Oberschwingungen abgestimmt ist, bei höheren Frequenzen jedoch eine verbesserte Hochpasscharakteristik aufweist.The object of the invention is therefore to provide an electrical filter of the type mentioned at the outset, which is tuned to certain frequency ranges or harmonics is, at higher Frequencies, however, has an improved high-pass characteristic.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Bypasskapazität in Parallelschaltung zum Abstimmzweig.The invention solves this problem by a bypass capacity in parallel to the voting branch.

Durch die parallel zum Abstimmzweig geschaltete Bypasskapazität wird erfindungsgemäß ein kapazitiver Bypasszweig ausgebildet, dessen Leitfähigkeit mit zunehmenden Schwingungsfrequenzen ansteigt. Mit anderen Worten wird der Abstimmzweig für höhere Oberschwingungen oder Frequenzbereiche durch den kapazitiven Bypasszweig überbrückt. Der erfindungsgemäße Filter ist daher nicht nur über eine zweckmäßige Auswahl seiner Komponenten auf bestimmte Frequenzbereiche abstimmbar, sondern bildet darüber hinaus für höhere Frequenzen, beispielsweise für höhere harmonische Oberschwingungen, die insbesondere bei der Umrichtung von Strömen auftreten, einen Überbrückungszweig aus. Die Impedanz-Frequenz-Charakteristik des erfindungsgemäßen Filters weist daher einen Kurvenverlauf auf, der bei geringen Frequenzen durch gauß- oder lorenzförmige Banden mit geringer spektraler Breite gekennzeichnet ist, während die Impedanz bei höheren Frequenzen abnimmt und einen Hochpass bewirkt.Through the parallel to the tuning branch switched bypass capacity is a capacitive according to the invention Bypass branch formed, the conductivity increases with increasing vibration frequencies. In other words, the tuning branch for higher harmonics or Frequency ranges bridged by the capacitive bypass branch. The filter according to the invention is therefore not just about one appropriate selection its components tunable to certain frequency ranges, but forms about that out for higher Frequencies, for example for higher harmonic harmonics, especially when converting of currents occur a bridging branch out. The impedance-frequency characteristic of the filter according to the invention therefore has a curve shape at low frequencies through Gaussian or lorenziform Bands with a narrow spectral width is marked, while the Impedance at higher Frequencies decrease and a high pass results.

Durch den gemeinsamen Anschluss der Bypasskapazität und des Abstimmzweiges über die erste Kapazität an den Leiter können diese für den gleichen Spannungsbereich ausgelegt sein. Die Bypasskapazität weist somit eine Baugröße auf, die derjenigen der Komponenten des Abstimmkreises im Wesentlichen entspricht. Die Bypasskapazität kann daher erfindungsgemäß bei spielsweise in dem gleichen Container, Gebäude oder in derselben Freilandumgebung wie die Komponenten des Abstimmkreises aufgestellt sein.By connecting the bypass capacity and the voting branch about the first capacity to the leader this for be designed for the same voltage range. The bypass capacity points thus one size, that of the components of the tuning circuit essentially equivalent. The bypass capacity can therefore according to the invention for example in the same container, building or set up in the same outdoor environment as the components of the tuning circuit his.

Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Filter über Anschlussmittel mit dem stromführenden Leiter verbunden. Solche Anschlussmittel umfassen Schalter, insbesondere Leistungsschalter, die ein elektrisches Abtrennen des Filters vom Leiter im Störfall erlauben.The filter according to the invention is expediently provided via connection means with the live Head connected. Such connection means include switches, in particular Circuit breakers that electrically disconnect the filter from the Head in the event of a fault allow.

Dient der Leiter zum Speisen einer Last, ist der erfindungsgemäße Filter parallel zur Last zu schalten. Der Filter ist daher beispielsweise geerdet, mit dem Sternpunkt eines Transformators verbunden oder bildet in einem mehrphasigen Drehstromnetz einen isolierten Sternpunkt aus.The head serves to feed one Last, is the filter according to the invention to be connected in parallel to the load. The filter is therefore, for example grounded, connected to the star point of a transformer or forms an isolated star point in a multi-phase three-phase network out.

Als erste Kapazität eignen sich beispielsweise übliche Kondensatoren, wobei als erste Induktivität in erster Linie eine Drosselspule in Betracht kommt. Dies gilt entsprechend für zusätzliche Kapazitäten oder Induktivitäten.For example, the first capacity is suitable se conventional capacitors, with a choke coil primarily being considered as the first inductance. This applies accordingly to additional capacities or inductors.

In einer ersten zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung weist der Abstimmkreis lediglich eine erste Induktivität auf. Diese ist beispielsweise als Drosselspule ausgebildet. Durch die in Reihe zur ersten Kapazität angeordnete erste Induktivität wird daher ein Reihenschwingkreis ausgebildet. Bei dieser Weiterentwicklung der Erfindung wird durch die Bypasskapazität lediglich die erste Induktivität, also beispielsweise eine Drosselspule, für höhere Frequenzen des Drehstromes in dem Leiter überbrückt. Die Parallelschaltung der Bypasskapazität und der ersten Induktivität bewirkt darüber hinaus eine Impedanzanhebung bei Frequenzen, die nur etwas höher als die Resonanzfrequenz des Filters jedoch tiefer als der Frequenz bereich liegen, bei dem der Filter seine Hochpasswirkung entfaltet.In a first expedient further development According to the invention, the tuning circuit only has a first inductance. This is designed for example as a choke coil. Through the in line to first capacity arranged first inductance therefore a series resonant circuit is formed. With this further development the bypass capacitance of the invention is only the first inductance, ie for example a choke coil for higher frequencies of the three-phase current bridged in the conductor. The Parallel connection of the bypass capacitance and the first inductance causes about that In addition, an impedance increase at frequencies that are only slightly higher than however, the resonance frequency of the filter is lower than the frequency range where the filter unfolds its high-pass effect.

Zweckmäßigerweise weist der Abstimmkreis in Parallelschaltung zum Induktivitätszweig einen ohmschen Abstimmwiderstand auf. Der ohmsche Abstimmwiderstand ist daher parallel zur ersten Induktivität geschaltet. Der Abstimmwiderstand bewirkt insbesondere in unteren Frequenzbereichen eine zusätzliche Dämpfung der Filterresonanzen sowie bei höheren Frequenzen eine Verringerung der Filterimpedanz auf den Wert des Abstimmwiderstandes.The tuning circuit expediently points in Parallel connection to the inductance branch an ohmic tuning resistor. The ohmic tuning resistor is therefore connected in parallel to the first inductor. The tuning resistor causes an additional one, especially in the lower frequency ranges damping the filter resonances as well as higher ones Frequencies a reduction in the filter impedance to the value of the Abstimmwiderstandes.

Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ist in dem Induktivitätszweig des Abstimmkreises eine zweite Kapazität in Reihenschaltung zur ersten Induktivität angeordnet. Der Induktivitätszweig weist somit eine Reihenschaltung aus der zweiten Kapazität und der ersten Induktivität auf, die wiederum in Reihe zur ersten Kapazität geschaltet ist. Dabei bilden die zweite Kapazität und die erste Induktivität einen Schwingkreis aus, bei dessen Resonanzfrequenz der ohmsche Abstimmwiderstand im Wesentlichen überbrückt ist. Bei einem Einsatz des Filters in einem Wechselspannungsnetz, liegt die besagte Resonanzfrequenz zweckmäßigerweise in der Nähe einer Nennfrequenz des Verteilernetzes, so dass unnötige Verlustleistungen vermieden sind.According to a related Further development is in the inductance branch of the tuning circuit a second capacity arranged in series with the first inductor. The inductance branch points thus a series connection of the second capacitance and the first inductance on, which in turn is connected in series with the first capacitance. Make it up the second capacity and the first inductor one Resonant circuit at whose resonance frequency is the ohmic tuning resistance is essentially bridged. When the filter is used in an AC network said resonant frequency is conveniently close to a Nominal frequency of the distribution network, so that unnecessary power losses are avoided are.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung weist der Abstimmkreis in Parallelschaltung zum Induktivitätszweig einen Überspannungsbegrenzer auf. Der Überspannungsbegrenzer dient zum Schutz der Bauteile des Abstimmkreises sowie zum Schutz der Bypasskapazität gegen transiente Überspannungen.According to an expedient further development According to the invention, the tuning circuit is connected in parallel to the inductance branch a surge suppressor on. The surge limiter serves to protect the components of the tuning circuit and to protect the bypass capacity against transient overvoltages.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Parallelschwingkreis in Reihenschaltung zum Abstimmkreis vorgesehen. Mittels des zusätzlichen Parallelschwingkreises ist die Abstimmung des elektrischen Filters auf zwei Resonanzfrequenzen möglich. Mit anderen Worten weist der elektrische Filter gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung zwei Filterresonanzen auf, so dass beispielsweise bei einem Einsatz in einer Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage bei den besagten niedrigeren Frequenzen zwei Oberschwingungen durch den erfindungsgemäßen Filter gefiltert werden können. Hierbei kann die Bypasskapazität lediglich parallel zum Abstimmkreis angeordnet sein, wobei die aus Abstimmkreis und Bypasskapazität bestehende Parallelschaltung jedoch in Reihe zum Parallelschwingkreis geschaltet ist.According to a further expedient embodiment the invention is at least one parallel resonant circuit in series connection provided for the voting circle. By means of the additional parallel resonant circuit is the tuning of the electrical filter to two resonance frequencies possible. In other words, the electrical filter according to this advantageous further development two filter resonances, so that for example when used in a high-voltage direct current transmission system at the lower frequencies said two harmonics the filter according to the invention can be filtered. Here, the bypass capacity only be arranged parallel to the tuning circle, with the off Tuning circuit and bypass capacity existing parallel connection, however, in series with the parallel resonant circuit is switched.

Bei einer hiervon abweichenden Ausgestaltung der Erfindung ist hingegen wenigstens ein Parallelschwingkreis in dem Abstimmzweig angeordnet. Mit anderen Worten ist der Abstimmzweig durch einen oder mehrere oder alle Parallelschwingkreise verlängert, so dass durch den kapazitiven Hochpasszweig mit der Bypasskapazität nicht nur der Abstimmkreis, sondern auch die in dem Abstimmzweig angeordneten Parallelschwingkreise überbrückt sind.With a different configuration the invention, however, is at least one parallel resonant circuit in arranged the tuning branch. In other words, the tuning branch extended by one or more or all parallel resonant circuits, so that by the capacitive high-pass branch with the bypass capacity not only the tuning circle, but also those arranged in the tuning branch Parallel resonant circuits are bridged.

Vorteilhafterweise ist ein ohmscher Hochpasswiderstand in Parallelschaltung zum Abstimmzweig vorgesehen. Ruf diese Weise kann ein bestimmter Widerstand voreingestellt werden, der im Wesentlichen nur im Bereich von Resonanzen des Abstimmkreises wirksam wird.An ohmic is advantageous High pass resistor provided in parallel to the tuning branch. Call this way a certain resistance can be preset which is essentially only in the range of resonances of the tuning circuit takes effect.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Kapazität ein Hochspannungskondensator. Auf diese Weise ist der elektrische Filter an einen Leiter anschließbar, der auf einem Hochspannungspotential liegt. Dabei weist der Hochspannungskondensator eine so hohe Kapazität auf, dass beispielsweise bei der Nennfrequenz eines Wechselstromes, mit dem der Leiter gespeist ist, an diesem eine so große Spannung abfällt, dass die ihm elektrisch nachgeschalteten Komponenten des elektrischen Filters für typische Mittelspannungspotentiale ausgelegt sein können. Mittelspannungsbauteile weisen gegenüber Hochspannungsbauteilen den Vorteil auf, dass sie weniger raumgreifend, leichter und insbesondere wesentlich kostengünstiger sind. Gemäß dieser bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung liegen daher sämtliche Komponenten des Filters, die der ersten Kapazität elektrisch nachgeschalet sind, auf einem Mittelspannungspotential. Dies gilt auch für die Bypasskapazität.According to a preferred embodiment of the Invention is the first capacity a high voltage capacitor. In this way, the electrical Filter can be connected to a conductor, which is at a high voltage potential. The high-voltage capacitor such a high capacity that, for example, at the nominal frequency of an alternating current, with to which the conductor is fed, this voltage is so great drops that the components of the electrical Filters for typical medium-voltage potentials can be designed. Show medium-voltage components across from High-voltage components have the advantage that they are less bulky, lighter and in particular much cheaper. According to this preferred further development of the invention are therefore all Components of the filter that are electrically connected to the first capacitance are at a medium voltage potential. This also applies to the bypass capacity.

Auf bestimmte Frequenzbereiche abgestimmte Filter eignen sich insbesondere für einen Einsatz bei einer Umrichtung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung oder umgekehrt, da der Stromrichter vom Drehstromnetz aus gesehen eine Oberschwingungsstromquelle darstellt. Die Ordnungszahlen charakteristischer Oberschwingungsströme lassen sich über die Gleichung n = p ·k ± 1bestimmen, wobei
p die Pulszahl des Stromrichters und
k eine ganze Nebenzahl ist. Neben charakteristischen Oberschwingungen werden auch Oberschwingungen anderer Ordnungszahlen erzeugt, die als nicht-charakteristische Oberschwingungen bezeichnet werden. Diese werden vor allem durch Unsymmetrie in den Steuerwinkeln der einzelnen Ventile, Unsymmetrie in den Impedanzen der Stromrichter oder der Transformatoren und anderen Faktoren hervorgerufen. Der Einsatz abgestimmter Filter erlaubt ein gezieltes Herausfiltern bestimm ter besonders stark hervortretender Oberschwingungsströme, ohne andere Frequenzbereiche zu beeinflussen und somit Verluste in dem Drehstromnetz zu erzeugen. Dabei kann der erfindungsgemäße elektrische Filter auch zur Kompensation von Blindleistung eingesetzt werden.Filters matched to certain frequency ranges are particularly suitable for use when converting an AC voltage to a DC voltage or vice versa, since the converter represents a harmonic current source when viewed from the three-phase network. The ordinal numbers of characteristic harmonic currents can be calculated using the equation n = pk ± 1 determine where
p the pulse number of the converter and
k is an integer. In addition to characteristic harmonics, harmonics of other ordinal numbers are also generated, which are as non-characteristic harmonics. These are mainly caused by asymmetry in the control angles of the individual valves, asymmetry in the impedances of the converters or transformers and other factors. The use of coordinated filters allows a specific filtering out of certain particularly strong harmonic currents, without influencing other frequency ranges and thus generating losses in the three-phase network. The electrical filter according to the invention can also be used to compensate for reactive power.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind undFurther expedient configurations and advantages the invention are the subject of the following description of Embodiments of the Invention with reference to the figures of the drawing, wherein corresponding components are provided with the same reference numerals and

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters in Form eines Ersatzschaltbildes, 1 an embodiment of the filter according to the invention in the form of an equivalent circuit diagram,

2 eine Impedanz-Frequenz-Charakteristik des Filters gemäß 1, 2 an impedance-frequency characteristic of the filter 1 .

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Filters gemäß 1, 3 another embodiment of the electrical filter according to 1 .

4 eine Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Filters und 4 an impedance-frequency characteristic of a further embodiment of the electrical filter according to the invention and

5 eine Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Filters zeigen. 5 show an impedance-frequency characteristic of a further embodiment of the electrical filter according to the invention.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Filters 1 in einem Ersatzschaltbild. Der hier verdeutlichte Filter 1 umfasst einen Hochspannungskondensator C₁, der über nicht gezeigte Anschlussmittel mit einem wech selstromführenden Leiter auf Hochspannungspotential, also einem Hochspannungsleiter 2, verbunden ist. Die Anschlussmittel umfassen beispielsweise einen Leistungsschalter, der ein Abschalten des Filters, beispielsweise im Kurzschlussfall, von dem Leiter 2 und damit von einem Hochspannungsdrehstromnetz ermöglicht. Der Hochspannungskondensator C₁ weist eine so hohe Impedanz auf, dass bei Normalbetrieb des Hochspannungsdrehstromnetzes die dem Hochspannungskondensator elektrisch nachgeschalteten Komponenten für den Mittelspannungsbereich ausgelegt sind. 1 shows an embodiment of the electrical filter according to the invention 1 in an equivalent circuit diagram. The filter illustrated here 1 comprises a high-voltage capacitor C _{1 which} , via connection means (not shown ₎ , has an alternating current-carrying conductor at high-voltage potential, that is to say a high-voltage conductor 2 , connected is. The connection means include, for example, a circuit breaker that disconnects the filter, for example in the event of a short circuit, from the conductor 2 and thus made possible by a high-voltage three-phase network. The high-voltage capacitor C ₁ has such a high impedance that during normal operation of the high-voltage three-phase network, the components electrically connected to the high-voltage capacitor are designed for the medium-voltage range.

In Reihenschaltung zum Hochspannungskondensator C₁ ist ein Abstimmkreis 3 vorgesehen, der eine als Drosselspule L₁ ausgebildete erste Induktivität sowie eine zweite Kapazität C₂ aufweist. Dabei sind C₂ und L₁ in einem Induktivitätszweig 4 in Reihenschaltung zueinander angeordnet. Der Abstimmkreis 3 umfasst ferner einen ohmschen Abstimmwiderstand R₁ sowie einen Überspannungsbegrenzer 5, die jeweils in Parallelschaltung zum Induktivitätszweig 4 angeordnet sind. Als Überspannungsbegrenzer 5 eignen sich beispielsweise landläufig bekannte Varistoren.A tuning circuit is connected in series with the high-voltage capacitor C ₁ 3 provided that has a first inductance designed as a choke coil L ₁ and a second capacitance C ₂ . C ₂ and L _{1 are} in an inductance branch 4 arranged in series with each other. The voting circle 3 also includes an ohmic tuning resistor R ₁ and an overvoltage limiter 5 , each in parallel with the inductance branch 4 are arranged. As a surge limiter 5 well-known varistors are suitable, for example.

In Parallelschaltung zum Abstimmkreis 3 ist weiterhin eine Bypasskapazität C_B vorgesehen, wobei der Filter 1 über einen Erdanschluss 6 geerdet ist. Auf diese Weise ist der Filter 1 zu einer vom Wechselstrom des Hochspannungsleiters 2 gespeisten Last parallel geschaltet. Zum parallelen Anschluss an das Drehstromnetz kann der Filter 1 selbstverständlich auch mit dem Sternpunkt eines Transformators elektrisch verbunden sein oder in einem mehrphasigen Drehstromsystem einen isolierten Sternpunkt bilden.In parallel with the tuning circuit 3 a bypass capacity C _{B is also} provided, the filter 1 via an earth connection 6 is grounded. This is how the filter works 1 to one of the alternating current of the high voltage conductor 2 fed load connected in parallel. The filter can be used for parallel connection to the three-phase network 1 of course, also be electrically connected to the star point of a transformer or form an isolated star point in a multi-phase three-phase system.

2 zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines auf die fünfte harmonische Oberschwingung abgestimmten Filters gemäß 1. Hierbei bezeichnet eine Abszisse 7 die Ordnung der harmonischen Oberschwingung am Hochspannungsleiter 2, wobei auf einer Ordinate 8 die Impedanz des Filters 1 abgetragen ist. Um insbesondere die Filtercharakteristik über einen möglichst großen Frequenzbereich und somit auch bei höheren Ordnungen der Oberschwingungen verdeutlichen zu können, wurde eine doppelt logarithmische Darstellung gewählt. Der schmalwandige Impedanzeinbruch des Filters gemäß 1 im Bereich der fünften Oberschwingung ist in Folge der Dämpfung durch R₁ nur schemenhaft erkennbar. In Zusammenschau der Figuren ist jedoch verdeutlicht, dass der Filter gemäß 1 auf die fünfte harmonische Oberschwingung abgestimmt ist und somit die fünfte Oberschwingung gezielt bedämpft. Bei höheren Ordnungszahlen überbrückt die Bypasskapazität C_B, die hier als Bypasskondensator ausgebildet ist, den Abstimmkreis 3, so dass die Impedanz des Filters 1 bei zunehmender Schwingungsfrequenz kontinuierlich abnimmt. Bei Frequenzen unterhalb des Übergangs der Filterimpedanzcharakteristik in einen Hochpasskurvenverlauf und oberhalb der fünften harmonischen Oberschwingung stellt sich eine Parallelresonanz ein, welche ebenfalls durch den ohmschen Abstimmwiderstand R₁ deutlich bedämpft ist. 2 shows the impedance-frequency characteristic of a filter tuned to the fifth harmonic according to 1 , Here denotes an abscissa 7 the order of the harmonic on the high-voltage conductor 2 , being on an ordinate 8th the impedance of the filter 1 is worn. In order to be able to clarify the filter characteristics in particular over the largest possible frequency range and thus also with higher orders of the harmonics, a double logarithmic representation was chosen. The narrow-walled impedance dip according to the filter 1 in the area of the fifth harmonic is only vaguely recognizable due to the damping by R ₁ . An overview of the figures shows, however, that the filter according to 1 is tuned to the fifth harmonic and thus dampens the fifth harmonic. At higher atomic numbers, the bypass capacitance C _B , which is designed here as a bypass capacitor, bridges the tuning circuit 3 so the impedance of the filter 1 decreases continuously with increasing vibration frequency. At frequencies below the transition of the filter impedance characteristic to a high-pass curve and above the fifth harmonic, a parallel resonance is established, which is also significantly damped by the ohmic tuning resistor R ₁ .

In dem gewählten Ausführungsbeispiel beträgt die Kapazität des Hochspannungskondensators C₁ 1,77 μF. Der hierzu ausgewählte ohmsche Abstimmwiderstand R₁ beträgt 250 Ω, wobei C₂ eine Kapazität von 169,7 μF und L₁ eine Induktivität von 59,7 mH aufweisen. Die Kapazität der Bypasskapazität C_B beträgt 5,3 μF.In the selected exemplary embodiment, the capacitance of the high-voltage capacitor C _{1 is} 1.77 μF. The ohmic tuning resistor R ₁ selected for this is 250 Ω, with C ₂ having a capacitance of 169.7 μF and L ₁ having an inductance of 59.7 mH. The capacitance of the bypass capacitance C _B is 5.3 μF.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters 1, das – wie in 1 – über einen Hochspannungskondensator C₁ mit dem Hochspannungsleiter 2 verbunden ist. Der Hochspannungskondensator C₁ weist eine so hohe Impedanz auf, dass die restlichen Komponenten des Filters 1 bei Normalbetrieb nur mit Spannungen im Mittelspannungsbereich, also im Bereich zwischen 1 kV und 40 kV, beansprucht werden. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Abstimmkreis 3 eine erste Induktivität L₁ in einem Induktivitätszweig 4 sowie einen ohmschen Abstimmwiderstand R₁ in Parallelschaltung zu L₁. Zur Überbrückung höherer Schwingungen ist die Bypasskapazität C_B parallel zum Abstimmkreis 3 angeordnet. 3 shows a further embodiment of the filter according to the invention 1 , that - as in 1 - Via a high-voltage capacitor C ₁ with the high-voltage conductor 2 connected is. The high-voltage capacitor C ₁ has such a high impedance that the remaining components of the filter 1 during normal operation only with voltages in the medium-voltage range, i.e. in the range between 1 kV and 40 kV. In the exemplary embodiment shown here, the tuning circuit comprises 3 a first inductance L ₁ in an inductance branch 4 as well as an ohmic tuning resistor R ₁ in parallel with L ₁ . To bypass higher vibrations, the bypass capacity C _{B is} parallel to the tuning circuit 3 arranged.

In Reihenschaltung zu der aus Abstimmkreis 3 und Bypasskapazität C_B gebildeten Parallelschaltung ist ein Parallelschwingkreis 9 erkennbar, dessen Komponenten mit einer gepunkteten Linie umschlossen sind. Der gezeigte Parallelschwingkreis 9 besteht aus einem ohmschen Widerstand R₂, einer zweiten Induktivität L₂ sowie einer dritten Kapazität C₃, die in Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Parallel zu der aus Parallelschwingkreis 9 einerseits, Abstimmungskreis 3 und Bypasskapazität C_B andererseits bestehenden Reihenschaltung ist ein ohmscher Bypasswiderstand R_B erkennbar.In series with the tuning circuit 3 and bypass capacitance C _B formed parallel circuit is a parallel resonant circuit 9 recognizable, the components of which are enclosed by a dotted line. The parallel resonant circuit shown 9 consists of an ohmic resistor R ₂ , a second inductance L ₂ and a third capacitance C ₃ , which are arranged in parallel with each other. Parallel to that from the parallel resonant circuit 9 on the one hand, voting circle 3 and bypass capacitance C _B on the other hand existing series connection, an ohmic bypass resistor R _{B can be seen} .

Der hier gezeigte Filter 1 besteht somit aus zwei Schwingkreisen, einmal aus dem aus C₁ und L₁ gebildeten Reihenschwingkreis und zum anderen aus einem diesbezüglich in Reihe geschalteten Parallelschwingkreis 9. Der Filter 1 gemäß 3 verfügt daher über zwei Resonanzfrequenzen, bei denen die Impedanz-Frequenz-Charakteristik des Filters 1 zwei relative Minima aufweist. Der ohmsche Bypasswiderstand R_B und ggf. R₁ und R₂ bilden einen ohmschen Hochpass. Bei höheren Schwin gungsfrequenzen und somit höheren Ordnungen der harmonischen Oberschwingungen bewirkt die Bypasskapazität C_B eine zusätzliche Absenkung der Impedanz und somit ein verbessertes Herausfiltern höherer Schwingungen aus dem Hochspannungsleiter 2.The filter shown here 1 thus consists of two resonant circuits, one from the series resonant circuit formed from C ₁ and L ₁ and the other from a parallel resonant circuit connected in series in this regard 9 , The filter 1 according to 3 therefore has two resonance frequencies at which the impedance-frequency characteristic of the filter 1 has two relative minima. The ohmic bypass resistor R _B and possibly R ₁ and R ₂ form an ohmic high pass. At higher vibration frequencies and thus higher orders of harmonic harmonics, the bypass capacitance C _B causes an additional reduction in impedance and thus an improved filtering out of higher vibrations from the high-voltage conductor 2 ,

Bei einem hiervon abweichenden Ausführungsbeispiel ist der Parallelschwingkreis 9 in dem Abstimmzweig angeordnet. Die Bypasskapazität C_B ist somit zu der aus Abstimmkreis 3 und Parallelschwingkreis 9 bestehenden Reihenschaltung parallel geschaltet.In a different embodiment, the parallel resonant circuit 9 arranged in the tuning branch. The bypass capacity C _B is thus that of the tuning circuit 3 and parallel resonant circuit 9 existing series connection connected in parallel.

4 zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filters 1. Der die hier gezeigte Charakteristik aufweisende Filter entspricht dem in 1 gezeigten Filter 1, verfügt jedoch über keinen ohmschen Abstimmwiderstand R₁. Die spektralen Lagen des relativen Minimums und Maximums haben sich in 4 gegenüber den in 2 gezeigten Lagen im Wesentlichen nicht verändert. Allerdings sind die Amplituden dieser relativen Minima und Maxima vergrößert. In Zusammenschau der 2 und 4 wird daher die dämpfende Wirkung des ohmschen Abstimmwiderstandes R₁ verdeutlicht. 4 shows the impedance-frequency characteristic of a further embodiment of the filter according to the invention 1 , The filter having the characteristic shown here corresponds to that in 1 shown filter 1 , however, has no ohmic tuning resistor R ₁ . The spectral positions of the relative minimum and maximum have in 4 compared to the in 2 The positions shown are essentially unchanged. However, the amplitudes of these relative minima and maxima are increased. In summary the 2 and 4 the damping effect of the ohmic tuning resistor R ₁ is therefore clarified.

5 zeigt eine Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, dessen Schaltbild dem in 1 gezeigten Schaltbild entspricht mit der Ausnahme, dass auf die zweite Kapazität C₂ verzichtet wurde. Zur Abstimmung auf die 17. harmonische Oberschwingung weist der Hochspannungskondensator C₁ eine Kapazität von 1,77 μF und die Bypasskapazität C_B eine Kapazität von 5,3 μF auf. Die erste Induktivität L₁ beträgt 4,96 mH. Zur Dämpfung wurde ein ohmscher Abstimmwiderstand von R₁ = 100 Ω eingesetzt. 5 shows an impedance-frequency characteristic of a further embodiment of the invention, the circuit diagram of which in 1 The circuit diagram shown corresponds with the exception that the second capacitor C _{2 has been} dispensed with. To match the 17th harmonic, the high-voltage capacitor C _{1 has} a capacitance of 1.77 μF and the bypass capacitance C _{B has} a capacitance of 5.3 μF. The first inductance L ₁ is 4.96 mH. An ohmic tuning resistor of R ₁ = 100 Ω was used for damping.

Claims

Electric filter ( 1 ) for damping electrical vibrations in a conductor supplied with current ( 2 ) with a first capacitance (C ₁ ) and a tuning circuit arranged in a tuning branch and connected in series with the first capacitance (C ₁ ) 3 ) in an inductance branch ( 4 ) has a first inductance (L ₁ ), the tuning branch using the first capacitance (C ₁ ) with the conductor ( 2 ) is electrically connectable, characterized by a bypass capacitance (C _B ) in parallel with the tuning branch.

Electric filter ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the tuning circuit ( 3 ) in parallel to the inductance branch ( 4 ) has an ohmic tuning resistor (R ₁ ).

Electric filter ( 1 ) according to claim 2, characterized in that in the inductance branch ( 4 ) of the voting circle ( 3 ) a second capacitance (C ₂ ) is arranged in series with the first inductance (L ₁ ).

Electric filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tuning circuit ( 3 ) in parallel to the inductance branch ( 4 ) a surge suppressor ( 5 ) having.

Electric filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one parallel resonant circuit ( 9 ) connected in series to the tuning circuit ( 3 ).

Electric filter ( 1 ) according to claim 5, characterized in that at least one parallel resonant circuit ( 9 ) is arranged in the tuning branch.

Electric filter ( 1 ) according to claim 5 or 6, characterized in that an ohmic high-pass resistor (R _B ) is provided in parallel with the tuning branch.

Electric filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first capacitance is a high-voltage capacitor (C ₁ ).

Using the electrical filter ( 1 ) according to one of the preceding claims in a converter system for AC-side damping of harmonics and for reactive power compensation.