中线电流采用双调谐滤波器设计.docVIP

1 绪论 1.1 谐波的定义 从狭义讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，对周期性的非正弦电量进行傅里叶分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。电力系统处于稳态方式运行时候的谐波主要来源于各类“谐波源”。“谐波源”在一般情况下是指一些专门的电气装置，即非线性电力负荷，亦称为非线性电气设备。他们是电力系统中出现严重谐波的重要因素。电力系统中的谐波源如果用非线性元件的类型来划分可划分为以下两个类型。 近年来随着电力电子设备应用的不断深入。由于电力电子设备广泛地采用非线性元件。常常在一定的条件作用下会使负荷电流的波形产生畸变，产生高次谐波。因此电力电子设备同时也是最严重，最突出的谐波源。是电力电子系统中产生谐波干扰的重要原因。它包括各种设备，例如交直流环流设备，PWM变频器，直流拖动设备整流器等各种现代化电力电子设备。 这类设备主要有旋转电机、变压器、电弧炉、交流电焊机等。 旋转电机分为两种。他们在电力系统中的应用十分地广泛。在实际电机中由于绕组不平衡，磁极不平衡，铁芯饱和等一些原因。磁极磁场并不是按正弦的分布。因此会产生一定的谐波。 变压器主要包括电力变压器，铁芯电抗器等。它广泛应用于各级电网。励磁回路中非线性的磁化曲线是变压器谐波电流产生的最主要因素。因此它是谐波源。 电弧炉(亦称交流电弧炉)是钢铁产业的重要设备。工业中使用的电弧炉在工作时因为电极处在短路的状态，电弧极其的不稳定，不但会消耗非常大的无功功率，同时也会造成谐波电流大量产生，而且谐波频谱的含量非常的丰富。 另外在家用电器中。在家用的电器设备中大量的采用电子开关线路，例如：液晶电视机、节能电冰箱、智能微波炉、家用电脑、节能灯等新型的照明设备。这里半导体电力电子设备都会产生大量的谐波电流。 如果在配电网中产生大量的谐波将会给电力系统和广大的用户造成许多危害。只有治理污染源，切断谐波传播的途径，保护好电力电子设备。这样就能取得的经济效益。节约大量的电能。以下几个方面是谐波产生的危害： 1) 增加旋转电机附加损耗和局部发热，加速绝缘体老化，引发电极控制电路不稳定，同时造成感应电动机产生噪声污染。 ) 受涡流和磁滞的影响，高次谐波会大大增加配电变压器铁损和铜损，导致其在与50Hz相同的电流下发热更大，从而有可能烧毁配电变压器。 ) 由于消弧线圈是按照工频参数设计的，所以多谐波不起作用，如果谐波过大，在发生接地故障时，单相接地有可能发展为二相或三相短路。 ) 造成断路器不正常动作，甚至损坏断路器。 ) 会使并联电容器的补偿设备是谐波产生谐振。会造成串联电抗器和电容器的过负荷运行。加速设备的老化，缩短他们的使用寿命。甚至是设备烧坏掉。另外还会造成电能表计量误差、干扰通信系统、降低家用电器使用寿命一系列问题。 治理谐波的主要措施有以下三种方式：第一种方式是受端治理，就是从受到谐波影响的电气设备或者电力系统这个端点去采取措施。提到这些电器设备或者电力系统的抗谐波干扰的能力；第二种方式是采取主动的方法去治理即主动治理，就是从谐波源出发。采取措施使谐波在谐波源处不能产生，或者装置减小谐波源所产生的大量谐波；第三种方式是被动的治理。就是加设滤波器装置。使滤波器谐波源所产生的并进入电网中的大量的谐波，或者使电力系统中的谐波不能流入到负载端去。 受端治理主要有以下几种措施： 1) 选择合理的供电方式。提高供电点的容量或者提高电网供电的等级，这样可以降低谐波的系统和电力电子设备的干扰。这些当然是在电网规划设计的时候就的优先考虑的。 2) 防止电容器放大。改变电容器的串联电抗器可以有效地减小电容器对谐波的放大并保证电容器组的安全运行。 3) 提高电气设备对于抗谐波的抗干扰能力。改进电气设备的性能，使其能在谐波环境中能够正常运行，但是在谐波较大的时候电气设备仍然将会受到谐波的严重干扰。 4) 改善谐波保护性能。滤波器治理谐波主要有以下几种： 1) 采用无源滤波器 PF (Passive Filter)。就是谐波源是附近加设单调谐及高通滤波器，这样就可以过滤谐波电流，并且可进行无功功的率补偿，运行和维护的方式也相当地简单。实现起来也叫为方便。2) 采用有源滤波器 APF (tive Power Filter)。就是谐波源附近并联型或串联型有源滤波器，这样就能起到补偿或者隔离谐波作用。虽然性能优越，但是这种装置的造价比较的高3) 采用混合型有源滤波器 HAPF (Hybrid Active Power Filter)。混合型有源滤波器兼具无源滤波器成本低廉和有源滤波器性能优越的优点，属于有源滤波器的分支。混合型有源滤波器，两类。 (1) 1917年美国和德国科学家分别独立的发明了LC滤波器，第二年美国