谐波抑制与无功功率补偿
谐波抑制和无功功率补偿
谐波抑制和无功功率补偿在电力系统中，谐波抑制和无功功率补偿是两个重要的问题。
谐波是指电力系统中频率为基波频率的整数倍的波动，它会导致电力系统中的电压和电流失真，对设备和电网的正常运行造成不利影响。
无功功率则是指电力系统中的无功电流和无功电压，它不参与能量传输，但却会造成电网的负荷不平衡和电压波动。
因此，谐波抑制和无功功率补偿是电力系统中必须解决的问题。
谐波抑制是指通过采取一系列措施来减小电力系统中的谐波含量，保证电力系统的正常运行。
谐波抑制的方法有很多种，其中最常见的是使用谐波滤波器。
谐波滤波器是一种能够选择性地滤除谐波成分的装置，它通过选择合适的滤波器参数和安装位置，将谐波电流引导到滤波器中，从而减小谐波对电力系统的影响。
此外，还可以采用谐波抑制变压器、谐波抑制电容器等设备来实现谐波抑制。
无功功率补偿是指通过采取一系列措施来消除电力系统中的无功功率，保证电力系统的负荷平衡和电压稳定。
无功功率补偿的方法有很多种，其中最常见的是使用无功补偿装置。
无功补偿装置可以根据电力系统的负荷情况，自动调节无功功率的大小和方向，从而实现电力系统的负荷平衡和电压稳定。
此外，还可以采用无功补偿电容器、无功补偿电抗器等设备来实现无功功率补偿。
谐波抑制和无功功率补偿在电力系统中的应用非常广泛。
首先，它们可以提高电力系统的供电质量。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的电压波动和电流失真，影响电力设备的正常运行。
通过采取谐波抑制和无功功率补偿措施，可以减小电力系统中的谐波含量和无功功率，提高电力系统的供电质量。
其次，谐波抑制和无功功率补偿还可以提高电力系统的能效。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的能量损耗和电网负荷不平衡，降低电力系统的能效。
通过采取谐波抑制和无功功率补偿措施，可以减小电力系统中的能量损耗和电网负荷不平衡，提高电力系统的能效。
最后，谐波抑制和无功功率补偿还可以提高电力系统的稳定性。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的电压波动和电流失真，影响电力系统的稳定性。
谐波治理及无功补偿方案
谐波治理及无功补偿方案谐波治理及无功补偿方案随着现代电力系统的快速发展和应用，电力质量问题日益凸显。
其中一个主要问题就是谐波污染，谐波污染会对电力系统产生极大的危害，如烧毁电器设备、造成供电失灵等。
为了有效解决谐波污染问题，可以采用谐波治理及无功补偿方案。
一、谐波治理1.谐波发生的原因谐波是指电源产生的不同于基波频率的信号，其会把电力系统中的电压和电流形成很多波峰，属于高频电流。
2.谐波的产生谐波的形成，主要是由非线性负载所引起（例如变频器、电子电路等），这些负载会对输电线路上传输的电能进行畸变，导致电力系统中产生多余的波形。
3.谐波的危害谐波的危害十分显著，其主要表现为电力系统中的电器设备可能会受到烧毁的风险，从而引发一系列的安全事故和设备故障。
4.谐波治理方案（1）滤波器法：通过在负载侧增加合适的滤波器，可以去除输出信号中的高频波形，让电力系统中的电路保持基波同步。
（2）减小非线性负载法：由于非线性负载是谐波形成的主要原因，因此可以通过减少或替换负载器件，从而降低谐波的产生。
（3）提高系统阻抗法：当系统的阻抗增加时，电源的输出电流会减少，从而谐波的产生会得到一定的减少。
二、无功补偿1.无功补偿的原理无功补偿是一种电力系统中无功功率的调节方法，其通过连接电容器或电感器，来对补偿线路进行补偿，从而实现对无功功率的控制和调节。
2.无功功率的特点无功功率具有波动性和成段性的特点，这是由于电力系统中产生的无功功率主要受到负载方向或回路的变化所影响。
3.无功补偿的作用（1）提高功率因数：在无功补偿的情况下，系统的功率因数会有所提高，从而有效降低负载对电力系统的影响。
（2）降低电网损耗：通过对电路进行无功补偿，可以将电力系统中的无功功率转化为有用的有功功率，从而减少电网的能量损耗。
（3）提高电力系统的稳定性：无功功率的波动会影响电力系统的稳定性，因此，通过无功补偿，可以有效地提高电力系统的稳定性。
4.无功补偿方案（1）串联电容补偿法：通过在电路中增加合适的等效容值，可以将谐波电流从发电端分流到电容器中。
低压谐波抑制无功补偿
低压谐波抑制无功补偿低压谐波抑制无功补偿是一种用于改善低压供电系统质量的技术手段。
低压谐波抑制无功补偿系统可以有效降低系统谐波电流含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保障电力设备的正常运行。
在低压供电系统中，负载设备使用非线性电器会产生谐波电流。
谐波电流会导致电压波动，加剧线损，影响供电质量。
同时，大量无功功率的消耗也会导致电网的能效下降。
因此，需要采用谐波抑制和无功补偿的技术手段来解决这些问题。
谐波抑制是指通过采用谐波滤波器等设备来降低谐波电流的含量。
谐波滤波器可以选择性地滤除特定频率的谐波电流，从而降低谐波电压并减小波动。
谐波滤波器通常由电容、电感和电阻等组成，可以消除主要谐波成分，并提高系统的功率因数和功率质量。
无功补偿是指通过安装无功补偿装置来消除或降低系统中产生的无功功率。
无功补偿装置通常采用电容器或电容器组。
电容器能够提供无功电流，与负载电流相抵消，从而实现无功功率的平衡。
无功补偿装置可以有效提高电网的功率因数，降低线损，减少电网的无效功率消耗，提高系统的能效。
低压谐波抑制无功补偿系统的设计和安装需要考虑多个因素。
首先，需要对供电系统的电流和电压波形进行谐波分析，确定谐波含量和频率成分，以便正确选择并安装相应的谐波抑制和无功补偿设备。
其次，需要对系统的负载特性进行评估，了解负载设备的运行状态和谐波电流的产生机制，以便采取相应的措施来减小谐波电流的产生。
最后，需要对设备的运行和可靠性进行评估，确保系统在长期运行中具有稳定性和可靠性。
综上所述，低压谐波抑制无功补偿技术是提高低压供电系统质量的一种重要手段。
通过采用谐波滤波器和无功补偿装置，可以有效降低谐波电流的含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保证电力设备的正常运行。
在设计和安装过程中需要综合考虑谐波特性、负载特性和设备的可靠性，以确保系统的稳定性和可靠性。
这将为低压供电系统的运行提供有力的支持。
谐波治理与无功补偿
谐波治理与⽆功补偿1：什么是谐波：电⼒系统中有⾮线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以⼯频50HZ供电，当⼯频电压或电流作⽤于⾮线性负载时，就会产⽣不同于⼯频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于⼯频频率的正弦电压或电流，⽤富⽒级数展开，就是⼈们称的电⼒谐波。
从⼴义上讲，由于交流电⽹有效分量为⼯频单⼀频率，因此任何与⼯频频率不同的成分都可以称之为谐波.在电⼒系统⽅⾯，谐波是指多少倍于⼯频频率的波形，简称“次”，是指从2次到30次范围，如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹；3、5、、7、9、11、等叫做其次谐波，超过13次的谐波称⾼次谐波。
近三四⼗年来，各种电⼒电⼦装置的迅速发展使得公⽤电⽹的谐波污染⽇趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发⽣，谐波危害的严重性才引起⼈们⾼度的关注。
: 电⼒谐波对电⼒⽹（包括⽤户）危害是⼗分严重的，它是⼀种电⼒污染，随着经济展，⼤功率可控硅的⼴泛应⽤，⼤量⾮线性负荷增加，特别是电⼦技术、节能技术和控制技术的进步，在化⼯、冶⾦、钢铁、煤矿和交通等部门⼤量使⽤各种整流设备、交直流换流设备和电⼦电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电⽓机车等与⽇俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家⽤电器等普及使⽤，使得电⼒系统波形严重变形。
2：:电⼒谐波的主要危害有：（1）引起串联谐振及并联谐振，放⼤谐波，造成危险的过电压或过电流；（2）产⽣谐波损耗，使发、变电和⽤电设备效率降低；（3）加速电⽓设备及电⼒变压器绝缘⽼化，使其容易击穿，从⽽缩短它们的使⽤寿命；（4）使设备（如电机、继电保护、⾃动装置、测量仪表、电⼒电⼦器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；（5）⼲扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚⾄损坏通信设备。
（6）使开关（断路器）过载，造成经常性跳闸。
由于谐波电流在导体表⾯流动，引起导体发热，降低了开关的实际容量所致。
谐波抑制和无功补偿
绪论电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。
举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。
但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。
这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。
因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念1.1 电力系统的组成电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。
其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。
主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：()ωt U t U sin 2=式中 U ------电压有效值ω--------角频率f πω2=f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：()()ϕ-=ωt I t I sin 2I --------电流有效值φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）视在功率为： UI S = （KV A ）有功功率为：ϕcos UI P = (KW)无功功率为：ϕsin UI Q = （Kvar ）在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。
关于电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术的研究
ｗ ｒｅ ｅ ｄｉ ｃｕ ｅ ｉ ｔ ｈｅ Ｓ ａｎ ｅ ｈ ｍ ｓ ｓｓ ｄ ｎ ｈｅ ｔ ｓｊ ｄ ｔｈ ａｒ ｏｆ ｐ ｒ ａ ｏ ＯＵ ｗ ｅ ａ ａ ａｌｙ ｅ ｕ ｐｅ －ｈ ｒｍ ｎｉ Ｓ ａｖ ｗ ｓ ｎ ｓ ｄ． Ｔｈ ｃ ｎ ｐｔｉ ｏｆ ｅ ｏ ｃｅ ｏｎ ｍｉ ｓ ｏｗｅ ｎｕ －ｐ ｒ ａ ｗ ｌ ｓ ｅｌ ａｓ ｈ ｃｕ ｒ ｔ ｔ ｕ ｏｆ ｔ ｅ ｒ ｅｎ ｓ ａｔ ｓ ｍｉ ｕ － ￣ ｅ ｒ ｒｉ ａｌ ｎ ｓ １ｏｗ ｒ ｅｔ ｅｖ ａｎ ｈ ｒｍ ｙ ａｖ ｓｔ ｃ ｏ ｗ ｅ ｄ ａ ｏｎ ｗｅ ｒｅ ｒｉ ｔｉ ｎ ｅｒ ａｌ Ｏ ｔｕ ｅ Ｓ ｓ ｄｉ ｄ． １ ｗ ｔ ａｓ
Ｏ 引言
电力电子 技术是集电力 、 电子和控制于一体的新兴综合
消耗无功功率 。 波污染 已成为 电力电子技术 发展 的重大 其谐 障碍， 迫使我们对谐波问题进行更为有效的研究， 它 以治理
谐波｝ 染，维护 电力系统的 “ 亏 绿色环境” 。
维普资讯
刘 玉 冰
Ｉｉ Ｙｕ ｎ ｕ ｂｉ ｇ
（ 州市冶金技师学 院 ，广东 广卅Ｉ １４ ５ 广 ５ ０ ２ ）
（ｕ ｎ ｚ ｏ ｅ ａ ｌ ｒ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｃ ａ ｃ ｏ ｌ ｕ ｎ ｄ ｎ ｕ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ２ ） Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ Ｍ ｔ ｌ ｕ ｇ ｅ ｈ ｉ ｉ ｎ Ｓ ｈ ｏ ，Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ １ ４ ５
无功补偿及谐波治理工程技术方案
无功补偿及谐波治理工程技术方案无功补偿与谐波治理是电力系统中的两个重要问题。
无功补偿主要解决无功功率的调节问题，谐波治理主要解决电力系统中谐波污染的问题。
本文将就无功补偿及谐波治理工程技术方案进行详细的介绍。
1.电容补偿技术方案电容补偿是通过串联电容来提供无功功率，从而提高功率因数。
该技术方案具有成本低、无功补偿效果好等优点。
适用于对电网无功功率负荷波动较小的场所。
2.静止无功发生器（SVC）技术方案SVC是通过调节阻抗来提供无功功率的一种补偿方式。
它具有响应速度快、补偿效果好等优点。
适用于电网无功功率负荷波动较大的场所。
3.静态同步无功发生器（STATCOM）技术方案STATCOM是通过调整电压来提供无功功率的一种补偿方式。
该技术方案具有响应速度快、无功补偿效果好等优点。
适用于对电压稳定性要求较高的场所。
1.谐波滤波器技术方案谐波滤波器是将发生谐波的电流或电压引入滤波器，通过滤波器的谐波抑制特性将其滤除。
该技术方案具有谐波抑制效果好、性能稳定等优点。
适用于单一谐波频率的场所。
2.谐波变压器技术方案谐波变压器是通过在电力系统中串联谐波补偿变压器来抵消谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、谐波适应性强等优点。
适用于多个谐波频率的场所。
3.主动滤波器技术方案主动滤波器是通过检测谐波电流或电压，并通过逆变器产生反向相位的谐波电流来抵消原有谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、适应性强等优点。
适用于谐波频率较多、波动较大的场所。
综上所述，无功补偿技术方案包括电容补偿技术方案、静止无功发生器技术方案和静态同步无功发生器技术方案。
谐波治理技术方案包括谐波滤波器技术方案、谐波变压器技术方案和主动滤波器技术方案。
根据具体情况选择合适的技术方案，能够有效地解决电力系统中的无功补偿和谐波治理问题，提高电力系统的稳定性和供电质量。
电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术研究综述
２谐波的危害和无功功率的影 响
【 关键词 】电力电子 谐 波抑 制 无功功率
３ ． ２ 无 功 功 率 补偿 的 现状
电子 电力 技术 中 ，负 载 、电抗器 以及变 在多 数 的工程供 电系统 中，通常 采用 并 压器 等电子电力装置由于采用相控方式 ，在工 联 电容器的方法到达补偿无功功率、提高功率 作环境 中，不仅要消耗大量的无功功率 ，还要 因数 的目的 ，并联 电容器补偿按照安装位置的 电子 电力技 术作 为二 十一 世 纪最重 要 的 产生谐 波污 染，我们首先分析一下谐波污染带 不 同可 以分 为 三 种 方 式 ：一 种 是 集 中补 偿 ，就 来 的危 害 以及 无功 功 率 的 影 响 。 两大 技术之一 ，不仅要求人们高效合理 的使用 是把一组 电容器集 中安装在母线上 ，提高功率 现有 的电力 资源 ，而且要求利用现有的 电力资 ２ ． １谐 波 的危 害 因 数 ，减 少 无 功 损 耗 ；一 种 是分 区 补偿 ，就 是 源获得最大 的经济 收益，可见电子 电力技术推 将 电容 器 组 分 别 安 装 在对 应 的 区 域 母 线 上 ， 虽 动着现代 电力 系统 的发展 。然而电子电力技术 谐 波危 害大 致可 以分 为 四类 ，产 生 附加 然 无 功 功 率 补 偿 效 果 明 显 ，但 是 较 集 中 补 偿 ， 在推动 电力系统发展 的同时 ，电子 电力 装置设 谐波损耗 ，谐 波通过令 电子电力设 备产生额外 分区补偿的补偿区域变小 ，具有局限性 ；一种 备成为最主要 的谐波源 的来 源，与此同时又消 的谐波损耗 ，来达 到降低供 电设备 和用电设备 是就地补偿 ，就是将电容器组安装在负载设备 耗无功功率 ，电子 电力装置产生 的谐 波污染严 的使用效率 的目的；影响设 备正常工作 ，谐波 邻近处 ，达到就近补偿的效果 ，这种补偿方案 重影响 电子 电力技术 的发展 ，所 以使谐 波问题 污染可 以引起过 电流或过 电压 ，从而使 电子电 虽 然 提 高 功 率 因 数 ，改 善 电压 质 量 ，但 是 由 于 以及无功功率得到解决 ，成为 当今社会研 究电 力设备 严重受热 ， 缩短设备 的使用 寿命 ；引起 电容器分散安装 ，导致维护 工作量变大 。 子电力技术的工作人员急需完成的工作。 谐波放大 ，谐波在 引起公用 的局部 电网谐 波变 综合 全文 ，本文 通过 首先对 电子 电力 的 大 ，甚 至 会 产 生 串联 谐 振 和 并联 谐 振 ， 从 而 引 应用状况进行简单描述 ，引出谐波污染的危害 １在 电力系统中电子 电力技术 的应运现状 起 电子 电力设备 的损伤甚 至发生安 全事故；导 以及无功功率的影响 ，进而通过阐述我国谐波 电力系 统 中 电子 电力 技术 应运 广 泛 ，其 致 自动装置和继 电保护 的拒动作 或误动作 。谐 抑制和无功功率补偿技术的现状 ，表明对谐 波 应用在 电力 系统各 个不同等级的 电压 中均有分 波污染不仅会影响 电子 电力设备 的正常运 行， 抑 制 技 术 以 及 无 功 功 率 补 偿 所做 的研 究 ，在保 布 ，尤其半导 体设 备 比较多 ，可 以应用在 日常 缩短其使用寿命 ，而且对 电子 电力 系统 附近 的 证电子电力技术带给人们便利的同时，最 大程 如通讯工具 、 计算机设备造成 影响， 生 活 中 ， 比如 家用 电器 的 开 关 电源 ，手 机 电池 精密仪器 ， 度的降低谐 波污染 和无功功率给工业生产 以及 降低仪器的精密度 ，由此可见谐波污染影 响面 充 电器 ，还 有 在直 流 输 电 过 程 中的 换 流 器 以及 人 类 生 活 带 来 的 不便 ， 更安 全合 理 的使 用 电子 变压器 ；也 可以应 用在工业生产 中，比如调压 广 ，影 响 力 大 ，我 们 必 须 对 此 采 取 措 施 加 以控 电 力 技术 。 制。 器 、变 频 器 、整 流 器 等 。 静止无功补偿器 ，在用新型的 固态开关 ， ２ ． ２无功功率的影响 参考 文献 其显著特点 是晶闸管作为基本元件 ，代替 了机 ［ １ ］王明全 ．带谐 波抑制 的无功补偿理论 分析 械开关 的基础上 ，用控 制电容器 和控制 电抗器 关于无功功率的影响 ，我们 也可以大致分 及设计应 用 ［ Ｊ ］ ． 建筑电气 ， ２ Ｏ １ ３ （ Ｏ ４ ） ． 的方 式 改善 输 电系统 的导 纳功 能 ，具 有周 期 为四类 ，电子 电力设备 以及 电路损耗增大 ，无 ［ ２ ］高飞 ．油 田 电力 系统无 功 功率 补偿 ［ Ｊ ］ ． 短、速度快的特点 。可控硅控制 空芯 电抗器 型 功功 率 增 大 ，也 就 意 味 着 总 电流 增 大 ，从 而导 油 气 田地 面 工程 ， ２ Ｏ １ ２ （ １ ０ ） ． （ Ｓ ＶＣ）作为静止无功补偿器主要 四种形 式其 致线路、设 备的损耗 ；变压器压降增加 ，导致 ［ ３ ］商 红 桃 ．并 联 混 合 型 有 源 电 力 滤 波 中的一种 ， 因其具有运行可靠 、 反应灵敏迅速 、 电网电压上 下波动变大 ，可能会导致安全事故 器 的研 究 与参 数 设 计 … ． 计 算 机 仿 使 用范围广 、价格便宜等优 良特性 ，而得 到工 的发生 ；无功波动会引起 电压波动 ，如果无功 真 ， ２ Ｏ １ ２ （ １ １ ） ． 业发达国家的大力生产应用和推广 ，成为 发展 负载具有冲击性将会导致 电压剧烈性 的波动 ； 的主流 形式 ，而且预计 Ｓ ＶＣ不仅在 工业生产 还有就是无功功率的增加将会导致 电子 电力设 作者简介 方面 ，更是在输 电和配 电领域将有更大 的应用 备以及测量 仪表的规格变大。 陈起 良 （ １ ９ ７ ７ 一） ，男 ，汉 族 ，吉林 省 白 山 市人 和 发展 。 无论 是谐 波污 染还 是无 功功 率 ，都 很大 吉林 省 林 业技 师 学 院教 师 ，讲 师 。研 究 方 向 ： 高压 直 流 电 （ ＨＶＤＣ）技 术 ，所有 国 家 程度的影响 电子 电力设备 的正常运行 ，严重 的 电子 技 术方 面教 学 。 ＨＶＤＣ 技 术 工 程 已多 达 ５ ０多 个 ，主 要 应 用 在 还 会 危 及 人 们 的 安 全 ，所 以下 面 具 有 针 对 性 探 远 距离、大容量的输 电工程 ，因其具有一 些交 讨下关于对 谐波的抑制方法 ，还有对无功功率 作者单位 流 电 所 没 有 的 特 点 ，所 以对 远 距 离 大 容 量 的 输 的 补偿 。 吉林省林业技 师学院 吉林省白 山市 １ ３ ４ ７ ０ ０ 电工程 来说 ，选 择 Ｈ ＶＤＣ技术 更合 理 ，更 经
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《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业
题目要求：
对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1：3) ；变压器一次侧相电压有效值U1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。
试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。
要求：
1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。
2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。
3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。
4. 对设计步骤给出必要的文字说明。
按照要求，先进行滤波。
对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。
所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。
首先求最小补偿电容C min：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示：
图1 基波与各次谐波电流
从图中可以看出，
I f5≈1.411A
I f7≈0.937A
I f11≈0.626A
I f13≈0.508A
根据教材给出的公式，按照最小安装容量求出最小电容器
C min=I f(n)
(1)s
×
n2−1
nn2
将数据带入式（1），可以分别求出最小电容器分别为：
C5=4.978μF
C7=2.916μF
C11=1.576μF
C13=1.126μF
调谐在n次谐波频率的单调谐滤波器电容器和电抗器关系是
n w s L=
1
nw s C
(2)
据此可以求出各滤波器对应的电感L
L5=81.14mH
L7=70.89mH
L11=53.1mH
L13=49.4mH 取Q=45，分别求出对应的电阻值：
R5=2.827Ω
R7=3.46Ω
R11=4.10Ω
R11=5.06Ω对于高通滤波器，定义Q值为
Q=R
X0
（2）
接下来，设计能滤掉13次以上谐波的高通滤波器，高通滤波器的特性可以由以下两个参数来描述：
f0=1
(3)
m=
L
R2C
(4)
式（3）中，f0称为截止频率，高通滤波器的截止频率一般选为略高于所装设的单调谐滤波器的最高特征谐波频率。
式（4）中的m是一个与Q直接有关的参数，直接影响着滤波器调谐曲线的形状，一般Q值取为0.7~1.4，相应的m值在2~0.5之间。
电容按照无功补偿计算，设高通滤波器同时补偿容量为Q C=400var。
Q C=
U2
C1L1
（5）
由式（5）与式（2）可以求出，C≈48μF。
带入式（3）（4），取m=0.5可以求出，R≈5Ω，L≈6.25mH。
在滤波完成后，尚有较大无功，功率因数不满足题目要求，故对电路进行无功补偿。
剩余的无功为Q≈232var
Q=U2
C
（6）
解得C≈28μF。
经过滤波与无功补偿，对所得的电路进行谐波分析，如下图所示。
图2 滤波与无功补偿后的电路
图3 各次谐波所占比例
从图中可以看出，各次谐波的幅值已非常小，总谐波畸变率THD=6.40%。
功率因数λ≈0.998。
满足题目要求。