1.本发明涉及柔性输电技术领域，具体涉及一种带通滤波器。
背景技术：
2.随着新能源发电和柔性输电技术的发展，电力电子装置在电网中的应用也越来越广泛。电力电子装置作为谐波源，向电网输出的高次谐波会影响电网电能质量，并引起高频谐振，有可能产生很大的高频谐振电流。电网中的传统设备的高频耐受能力十分有限，较大的高频谐振电流可能直接导致电网中相应设备的损坏。
3.提高电力电子装置的开关频率可有效降低谐波输出，但将导致装置的成本上升，由于单位时间内动作次数增加，开关器件的损耗也会损耗大幅上升，增加额外的体积和成本。在电力电子装置并网处加装无源滤波器也可起到滤波作用，但对于电压等级较高的电力系统，滤波器需要承受很高的电压，要求的容量随之上升，可直接导致一台传统滤波器的体积远大于电力电子装置本身，并且滤波器的高成本及高损耗问题都难以得到有效解决。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明提供了一种带通滤波器，以解决现有传统无源滤波器电压应力高、容量大、体积大成本高的问题。
5.本发明提供了一种带通滤波器，包括：多绕组变压器及滤波电路，其中，多绕组变压器，其第一绕组输入待滤波电气量，其第二绕组输出滤波后的电气量，其第三绕组与滤波电路连接；第三绕组与滤波电路串联连接构成单调谐带通滤波器；多绕组变压器对待滤波电气量进行变压。
6.本发明与传统带通滤波器相比，加入特殊设计的感应式变压器，实现带通滤波的同时，有效降低滤波器中滤波电容的电气应力需求，有助于减小装置体积、降低装置成本。
7.在一可选的实施方式中，第一绕组与电力电子装置连接，第二绕组与电网连接；第一绕组的额定电压与电力电子装置的输出电压水平匹配；第二绕组的额定电压与电网的电压匹配。
8.在一可选的实施方式中，第一绕组、第二绕组及第三绕组中任一绕组采用三角形接线方式。
9.在一可选的实施方式中，第三绕组为星型连接或者三角形连接。
10.在一可选的实施方式中，多绕组变压器等效后变为t型结构电路；第一绕组及第二绕组的等效阻抗为正值；第三绕组等效阻抗根据带通滤波器的谐振频率计算后确定。
11.在一可选的实施方式中，滤波电路包括：滤波电容。
12.在一可选的实施方式中，滤波电容容值通过以下公式确定：
其中，a为基频无功功率与电力电子容量的百分比，s为电力电子装置容量，fs为电力电子装置的开关频率，l
t3
为第三绕组等效电感值，c为滤波电容容值，u为电网电压。
13.在一可选的实施方式中，第三绕组的等效阻抗计算公式为：其中，xc为滤波电容容抗，fc为目标滤波频率，x3为第三绕组的等效阻抗。
14.在一可选的实施方式中，第三绕组依次通过滤波电路、接地电路接地。
15.在一可选的实施方式中，接地电路包括：接地阻抗。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是根据本发明实施例的带通滤波器的结构框图；图2是根据本发明实施例的另一带通滤波器的结构框图；图3是根据本发明实施例的带通滤波器的具体电路拓扑图；图4是根据本发明实施例的带通滤波器的等效电路图；图5是根据本发明实施例的另一带通滤波器的结构框图；图6是根据本发明实施例的带通滤波器的验证示例；图7是根据本发明实施例的带通滤波器阻抗随频率的变化曲线图；图8是根据本发明实施例的不采用任何滤波措施时，入网电流及并网电压波形图；图9是根据本发明实施例的采用带通滤波器时，入网电流及并网电压波形图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.为解决上述问题，本发明实施例提出一种变压器感应式带通滤波器，该滤波器在降低电力电子装置输入电网的谐波的同时，可有效避免现有传统无源滤波器电压应力高、容量大、体积大成本高等问题。
20.根据本发明实施例，提供了一种带通滤波器，如图1所示，包括：多绕组变压器1及
滤波电路2，其中，多绕组变压器1，其第一绕组11输入待滤波电气量，其第二绕组12输出滤波后的电气量，其第三绕组13与滤波电路2连接；第三绕组13与滤波电路2串联连接构成单调谐带通滤波器；多绕组变压器对待滤波电气量进行变压。
21.具体地，本实施例的第三绕组13的等效电感与滤波电路2构成lc滤波器，通过设置lc滤波器的参数，从而构建单调谐带通滤波器。
22.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第一绕组11与电力电子装置连接，第二绕组12与电网连接；第一绕组11的额定电压与电力电子装置的输出电压水平匹配；第二绕组12的额定电压与电网的电压匹配，即本实施例的多绕组变压器1不仅能够实现带通滤波还兼具升压或者降压的功能，因此第一绕组11及第二绕组12的额定电压需要与所连接设备的电压匹配。
23.在一些可选的实施方式中，第一绕组11、第二绕组12及第三绕组13中任一绕组采用三角形接线方式。
24.在一些可选的实施方式中，第三绕组13为星型连接或者三角形连接。
25.具体地，本实施例中，第一绕组11接线方式不限，与电网相连；第二绕组12接线方式不限，与电力电子装置相连，第三绕组13接线方式为星接或角接，与滤波电路2相连。
26.在一些可选的实施方式中，如图3所示，滤波电路2包括：滤波电容c。
27.如图4所示，多绕组变压器1等效后变为t型结构电路；第一绕组11及第二绕组12的等效阻抗为正值；第三绕组13的等效阻抗根据带通滤波器的谐振频率计算后确定。
28.图4中，第3支路可等效为一lc带通滤波器，滤除目标频率及附近的谐波，起到带通滤波的作用，减少电力电子装置入网电流i
grid
及并网点电压u
grid
中的高频率谐波。
29.具体地，本实施例的带通滤波器单相等效电路如附图4所示，等效后多绕组变压器1呈t型电路特征。其中第一绕组11等效为电感，其等效阻抗x1大于0；第二绕组12等效为电感，其等效阻抗x2大于0；第三绕组13等效阻抗x3与滤波电容c共同组成lc带通滤波器，选择时，应按照以下公式计算需要的x3：（1）其中，xc为滤波电容c容抗，fc为目标滤波频率，x3为第三绕组13的等效阻抗。
30.在一些可选的实施方式中，选择滤波电容c容值时，应使基频无功功率不宜超装置容量10%，即基频无功功率与电力电子容量的百分比为10%，且与变压器等效第三绕组电感呈现带通滤波器的特性。计算时，滤波电容c容值通过以下公式确定：（2）其中，a为基频无功功率与电力电子容量的百分比，s为电力电子装置容量，fs为电力电子装置的开关频率，l
t3
为第三绕组13等效电感值，c为滤波电容c容值，u为电网电压。
31.在一些可选的实施方式中，如图5所示，带通滤波器还包括：第三绕组13依次通过滤波电路2、接地电路3接地。接地电路3包括：接地阻抗。
32.示例性地，采用图6中所示的系统进行带通滤波器的滤波效果测试。图6中，电网电压等级为10kv；电力电子装置为一个三相statcom换流阀，开关频率2700 hz；感应式变压器第三绕组额定电压为1 kv，其它参数为：（1）滤波电容c基频容量定为400 kvar，计算得电容容值220 uf，并保证电容器在高频的寄生电感很小。
33.（2）感应式变压器各绕组额定电压设置应根据实际需求，第一绕组额定电压应考虑换流阀输出电压水平；第二绕组额定电压应与电网电压匹配；第三绕组额定电压应在绝缘距离、装置体积等实际制造水平允许的前提下，使滤波器体积最小。
34.（3）感应式变压器第二绕组12与第一绕组11间阻抗百分比x
21%
=18%，第二绕组12与第三绕组13间阻抗百分比x
23%
=12%。
35.目标滤除频率设为2700 hz，计算得x3=2%，第一绕组11与第三绕组13间阻抗百分比x
13%
根据计算得到，计算过程为将x3、x
21%
、x
23%
，代入以下公式：（3）解得x
13%
=1%。
36.将第三绕组的等效阻抗x3设定为目标值时，可通过合理调整x
21%
、x
23%
、x
13%
达到效果，还可将感应式变压器第三绕组13设置为绕组匝数可变，动态调节x3的大小。若要保证滤波效果，可将滤波电容c容值设置为可调，通过动态调节滤波电容c容值，保证对目标滤除频率的滤波效果。
37.此时带通滤波器阻抗随频率的变化曲线如附图7所示。可以看到，滤波器在2700 hz及附近呈现非常低的阻抗值，此时，从换流阀输出的2700 hz附近频率的谐波基本不流入电网，全部流入三绕组滤波器的第三绕组13。
38.不采用任何滤波措施时，测量入网电流（上）及并网电压（下）如附图8，可以看到无滤波器时，换流阀输入电网的电压及电流中都存在很大的谐波分量，不是标准的正弦波形。
39.在换流阀和电网之间加装上述参数的带通滤波器后，再次测量入网电流（上）及并网电压（下），如附图9，与附图8对比，滤波效果明显。
40.若安装传统滤波器，则滤波电容c需耐受10 kv电压，直接导致装置体积很大，而本技术提出的三绕组带通滤波器中的滤波电容c仅需要耐受1 kv电压，仍可显著滤除高次谐波，进一步证明了本技术提出的三绕组带通滤波器的经济性和有效性。
41.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。