电力系统谐波
电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏,还会增加电能损耗,降低电力系统的可靠性。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波,首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、逆变器等,以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例,它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中,电流和电压的波形不再是标准的正弦波,而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中,由于其工作特性,也会产生谐波。
同样,电弧炉在工作时,电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言,谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗,导致设备发热增加,缩短使用寿命。
对于电容器来说,谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面,谐波会导致电压和电流波形的畸变,使电能质量下降,影响用电设备的正常运行。
例如,对于计算机等精密电子设备,谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外,谐波还会增加电力系统的无功功率,降低功率因数,从而增加线路损耗和电能浪费。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量,从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而,傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号,它通过对信号进行多尺度分析,可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
电力系统中谐波问题如何治理

电力系统中谐波问题如何治理在当今的电力系统中,谐波问题日益凸显,给电力设备的正常运行和电力质量带来了诸多挑战。
那么,究竟什么是谐波?它又是如何产生的?更重要的是,我们应该如何有效地治理它呢?首先,让我们来了解一下谐波的概念。
简单来说,谐波是指在电力系统中,电流或电压的频率不是基波频率(通常为 50Hz 或 60Hz)整数倍的分量。
这些谐波分量会导致电力系统中的电流和电压波形发生畸变,从而影响电力设备的性能和使用寿命。
谐波的产生原因是多种多样的。
其中,电力电子设备的广泛应用是主要原因之一。
例如,变频器、整流器、逆变器等在工作时会产生大量的谐波电流注入到电力系统中。
此外,电弧炉、电焊机等非线性负载也会产生谐波。
那么,谐波问题会给电力系统带来哪些危害呢?一方面,它会增加电力设备的损耗,导致设备发热、效率降低,缩短设备的使用寿命。
例如,变压器在谐波的作用下,铁芯损耗会显著增加,容易出现过热现象。
另一方面,谐波会影响电力系统的稳定性,可能导致继电保护装置误动作,影响电力系统的安全可靠运行。
同时,谐波还会对通信系统产生干扰,影响通信质量。
既然谐波问题如此严重,我们应该如何治理呢?目前,主要的治理方法可以分为无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波是一种传统的谐波治理方法,它通过电感、电容等无源元件组成滤波器,对特定频率的谐波进行滤波。
无源滤波器结构简单、成本较低,但存在一些局限性。
例如,它的滤波效果容易受到系统参数变化的影响,而且只能对固定频率的谐波进行有效滤波。
有源滤波则是一种较为先进的谐波治理技术。
它通过实时检测电力系统中的谐波电流,并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流注入到系统中,从而实现谐波的动态补偿。
有源滤波器具有响应速度快、滤波效果好、能够适应系统参数变化等优点,但成本相对较高。
除了滤波技术,改善电力系统的设计和运行管理也是治理谐波的重要措施。
在电力系统规划和设计阶段,应合理选择电力设备,尽量减少非线性负载的接入。
电力系统中的谐波问题与分析技术研究

电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言:现代社会对电力的需求越来越大,电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。
然而,电力系统在运行过程中会面临一些问题,如谐波问题。
谐波是电力系统中的一种普遍现象,它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
因此,对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析,提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。
一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。
电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。
谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。
2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面:(1)设备损坏:谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高,进而加速设备的老化和损坏;(2)电网损失:谐波会导致电网中的有功和无功损失增加,降低系统的效率;(3)通信干扰:谐波会对通信设备产生干扰,降低通信质量和可靠性。
二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题,需要进行谐波分析,找出谐波源,并提出相应的处理措施。
目前,谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。
1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系,以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
(1)傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分,并得到各频率成分的幅度和相位信息。
通过对电压或电流波形进行傅里叶变换,可以得到具体的谐波频率及其振幅,从而判断谐波的产生原因。
(2)小波变换小波变换是一种时频分析方法,能够同时提供时间和频率信息。
它通过对信号进行连续的分解,得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况,更能反映谐波在时间上的变化特性。
2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。
常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。
电力系统中谐波的危害与产生

电力系统中谐波的危害与产生电力系统中谐波是指频率是电力系统基波频率的整数倍的电压或电流波形,其频率通常为50Hz或60Hz。
谐波是电力系统中的一种电磁干扰,可能引起许多问题和危害,包括设备的过热、降低效率、产生故障以及影响电力网络的稳定性。
谐波的产生主要是由于非线性负载和电源引起的,下面将详细讨论谐波的危害与产生。
谐波的危害:1. 电力设备过热:谐波会导致设备内部的电压和电流波形畸变,造成设备的过载和过热。
设备过热会导致设备寿命缩短,甚至发生火灾等危险。
2. 降低设备效率:设备在谐波环境下工作时,可能会发生电流滞后和电压损失,导致设备的效率降低。
例如,变压器在谐波环境下由于电流滞后而产生降温,这会导致能量损失和电力供应的不稳定。
3. 产生设备故障:谐波会导致设备的电压和电流波形失真,从而损坏设备的绝缘性能和电线连接,引发故障。
例如,变频器引起的谐波可能导致电机绝缘击穿,造成电机损坏。
4. 影响电力网络的稳定性:谐波会改变电力系统的频谱特性,降低系统的稳定性。
谐波的存在可能导致电力网络中的共振现象,引起电压和电流的不稳定性,进一步导致电力系统的故障。
谐波的产生:1. 非线性负载:非线性负载是指对电压和电流响应非线性的负载设备。
这些设备通常包括整流器、变频器、电弧炉、放电灯等。
非线性负载会引起谐波电流的产生,造成电力系统的谐波问题。
2. 电源:电源本身也可能产生谐波。
例如,由于电力系统中存在电压降低和电压暂降,电源系统中的设备可能引入谐波频率。
3. 并联谐波滤波器:并联谐波滤波器通常用于减少负载设备引起的谐波,但滤波器本身可能引入谐波频率。
4. 反射和谐波:电力系统中的传输线上的谐波可能会反射,并返回到电源系统中,从而产生额外的谐波。
为减少谐波的危害,可以采取以下措施:1. 负载侧的措施:使用非线性负载时,可以采取滤波器、谐波限制器等措施来减少谐波的产生。
2. 电源侧的措施:电源系统应具备良好的谐波抑制能力,可以采用对称三相电源供应、提高电源的电压和频率稳定性等措施。
电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。
在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经非线性负载时,负载不能吸收全部的基波能量,剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面:一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性;另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流,注入到电力系统中,对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率,其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率,其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的,主要表现在以下几个方面:1. 增加电力损耗:由于谐波的存在,会导致线损增加,特别是在高次谐波的场合下,线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行:谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低,甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统:高次谐波会对通信线路产生干扰,影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作:谐波会导致继电保护装置误动作,从而引发停电事故。
5. 影响电子设备:对于电子设备来说,谐波会影响其正常工作,导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响,需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括:1. 改善供电系统设计:采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局,降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置:通过在系统中增加无功补偿装置,可以提高系统的功率因数,减小谐波电流。
3. 采用滤波器:滤波器是抑制谐波的重要手段之一,可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器:有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流,对系统中的谐波进行补偿,达到消除谐波的目的。
电力系统中的谐波及其抑制措施

电力系统中的谐波及其抑制措施谐波是电力系统中常见的一种电信号,它是由电力系统中非线性设备引起的。
谐波会导致电力系统不稳定、设备损坏和通信干扰等问题,因此谐波的抑制是电力系统设计和运行中的重要问题。
谐波的产生原理是电力系统中的非线性元件(如整流器、变频器、电弧炉等)在电压或电流作用下,产生不对称的电压或电流波形,导致谐波频率的波形在电力系统中传播和扩散。
常见的谐波频率包括3次、5次、7次等奇次谐波,以及2次、4次、6次等偶次谐波。
谐波对电力系统的影响包括以下几个方面:1.电力系统不稳定:谐波产生的电压波形失真会导致电力系统的电压稳定性下降,可能导致设备的过电压或欠电压现象,进而影响到电力系统的正常运行。
2.设备损坏:谐波电流会导致电力设备内部的电机、变压器等元件温度升高,进而影响到设备的寿命和可靠性。
3.通信干扰:谐波会在电力线上传播,通过电网对通信系统产生干扰,降低通信系统的传输质量。
为了抑制谐波,可以采取以下几种措施:1.使用谐波滤波器:谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的滤波器。
它可以根据谐波频率的不同,选择相应的滤波器进行安装,从而削弱或消除谐波成分。
2.控制负载谐波含量:减少非线性装置的使用,或者采用符合电力系统标准的电气设备,可以降低谐波的产生和传播。
3.设备绝缘和保护:合理选择电力设备的额定容量和绝缘等级,增加设备的绝缘保护,提高设备的抗谐波能力。
4.进行谐波分析和监测:对电力系统中的谐波进行分析和监测,及时了解谐波的产生和传播情况,以便采取相应的措施进行调整和优化。
5.增加电力系统的容量和稳定性:通过增加线路容量、改善电力系统的稳定性,可以降低谐波对电力系统的影响。
综上所述,谐波是电力系统中的一个重要问题,对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
通过采取谐波滤波器、控制负载谐波含量、设备绝缘和保护、谐波分析和监测、以及增加电力系统的容量和稳定性等措施,可以有效地抑制谐波,维护电力系统的正常运行。
电力系统中谐波的危害与产生

电力系统中谐波的危害与产生电力系统中谐波的危害与产生谐波指的是频率为基波频率的倍数的电信号成分,在电力系统中的原因有很多,比如电力设备的非线性负载、电子设备的交流-直流变换等。
虽然谐波信号的功率一般较低,但由于其具有频率较高、波形失真的特点,对电力系统和电力设备的运行安全和电能质量造成了一定的影响和危害。
一、对电力设备的危害1.导致设备过热:谐波信号导致电流和电压波形失真,使电力设备的磁路饱和,导致设备出现额外的损耗,产生额外的热量,从而导致设备过热、老化、性能降低。
2.损害设备绝缘:谐波会提高设备绝缘材料的介质损耗角正切值,使设备的绝缘等级下降,从而导致电气设备的绝缘性能降低。
3.损伤电动机:谐波信号会使电动机的转矩波形失真,加剧机械振动,引起转子的加速损伤或者负载不平衡问题,从而降低电动机的性能。
4.降低电力设备的寿命:谐波会使电力设备的运行稳定性降低,电力设备的寿命也随之降低。
二、对电能质量的危害1.导致电能损耗:谐波会使电能的传输损耗增大,电能的利用效率降低,从而造成电能浪费。
2.引起电压波动:谐波会使电源电压的总谐波畸变THD值增大,从而导致电源电压的变化、波动明显。
3.引起电流不平衡:谐波信号会加剧相间电流之间的差异,导致电流的不平衡问题,从而影响电力系统的运行稳定性和性能。
4.影响电力系统的稳定性:谐波会使电力系统的总谐波畸变THD值较大,从而影响电力系统的稳定性和电能质量。
为减小谐波的危害,可采取以下措施:1.选择适当的电力设备,如交流电动机、逆变器、电子变压器等,以减小非线性负载对电力系统产生的谐波。
2.配置滤波器装置,用于消除电力系统中的谐波信号。
3.加强电力设备的维护与管理,延长设备的寿命,减少谐波产生的数量。
4.优化电力系统的运行参数,如改善电力系统的谐波阻抗,减小电力系统的谐波电流等。
电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。
谐波的存在不仅会降低电能质量,还可能对电力设备造成损害,增加能耗,甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有极其重要的意义。
一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。
在电力系统中,谐波的产生主要源于以下几个方面:1、非线性负载电力系统中的许多负载,如电力电子设备(如变频器、整流器、逆变器等)、电弧炉、荧光灯等,其电流与电压之间不是线性关系,从而导致电流发生畸变,产生谐波。
2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形,进而产生谐波。
3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,以及铁芯的不均匀等因素,也会产生少量的谐波。
二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的,主要包括以下几点:1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时,会增加线路的电阻损耗和涡流损耗,导致电能的浪费。
2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热,降低电机的效率和使用寿命;对电容器来说,谐波可能导致其过电流和过电压,甚至损坏;对于变压器,谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。
3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰,影响通信设备的正常工作,导致信号失真、误码率增加等问题。
4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变,导致电压波动、闪变等问题,影响供电的可靠性和稳定性。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析和测量。
常见的谐波分析方法主要有以下几种:1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。
通过对周期性信号进行傅里叶级数展开,可以得到各次谐波的幅值和相位。
2、快速傅里叶变换(FFT)FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法,大大提高了计算效率,适用于对大量数据的实时分析。
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西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称:电能质量分析与控制任课教师:余健明论文/研究报告题目电力系统谐波综述完成日期:2014年 4 月 5 日学科:电力系统及其自动化学号:1308080916姓名:魏帅成绩:摘要:随着电力工业的发展和电力市场的开放,各种非线性元件在电力系统中大量使用,这些非线性元件产生大量的谐波导致电压和电流的波形产生畸变,严重威胁着电网安全和经济运行。
同时谐波对电力系统其他用电设备也产生了严重的危害及影响。
本文主要介绍了谐波基本概念、评价指标,并联电容器对谐波放大的分析及无源滤波器的原理、参数和设计方法。
关键词: 谐波;谐波放大;无源滤波器Abstract: With the development of electrical industry and the opening of the electricity market,various electric components of nonlinear that can generate high-order harmonics are widely used in the power system,the harmonics cause the voltage and current waveform distortion and it has been a threat to the safe operation and economic operation of power grids.Meanwhile,harmonics have influence and harm to other electrical equipment of power system.This paper introduces the basic concepts of harmonic, evaluation, principles of shunt capacitors for harmonic analysis and amplified passive filter, parameters and design methods.Keywords: harmonic; harmonic amplification; passive filter0 引言20 世纪80 年代后期,伴随着计算机技术、通信技术、控制技术3 大技术的发展,电子技术得到迅速发展,各种电子产品更新换代用于各行各业,电子产品中各种非线性元件的大量使用,对带动经济的发展起到了积极作用,同时它们作为电源与用电设备之间的非线性接口,都不可避免的产生非正弦波注入电网,对电力系统元件的安全经济运行造成严重的威胁,所以电力系统谐波问题已经成为工程管理人员和电力科技领域的重大问题。
电力系统谐波含量严重上升的原因主要是各种非线性元件的大量使用和电容器组对谐波的放大和谐振作用。
因此本文将主要分析电容器组对谐波的放大作用及无源滤波器的工作原理及设计方法。
1 谐波的基本概念及评价指标1、1谐波的概念谐波是一种频率为基波整数倍的系列正弦波。
这些不同频率、幅值的系列正弦波, 使系统正弦电流、电压产生不对称。
1、2谐波的产生当电力系统向非线性设备及负荷供电时, 这些设备和负荷在传递、变换、吸收系统发电机所供给的基波能量的同时, 又把部分基波能量转换为谐波能量,向系统倒送大量的高次谐波。
使电力系统中的电压和电流波形发生了严重畸变。
1、3谐波的评价指标1 谐波电压限值:公共电网谐波电压(相电压)限值见表1。
表1第h 次谐波电压含有率h HRU :)1(%1001⨯=U U HRU hh 式中 h U ——第h 次谐波电压(方均根值);I U ——基波电压(方均根值)。
电压总谐波畸变率u THD :)2(%1001⨯=U U THD Hu 其中H U 为谐波电压含量:)3()(22 ∑∞==h hH UU2 谐波电流允许值(1)公共联接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表2种规定的允许值。
当公共联接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时。
表2 注入公共联接点的谐波电流允许值(第1部分)注:220kV基准短路容量取2000 MVA。
(2)同一公共联接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许治按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。
分配的计算方法见附录C(补充件)。
2 并联电容器对谐波的影响在用户供电系统中,并联电容器作为无功功率补偿设备得到广泛的应用。
通过无功补偿装置可以提高供电系统的功率因数,有益于电能的充分利用和电能的节约。
同时,由于供电系统中有大量的非线性负载,电网又接有冲击性、波动性负荷,如电弧炉、大型轧钢机等,在运行中会产生大量的高次谐波。
一方面由于电容器谐波阻抗小,系统高次谐波电压会在其中产生显著的高次谐波电流,,使电容器过热,,严重影响其使用寿命;另一方面,电容器在高次谐波的作用下,只要参数配合适当, 都可能引起系统谐波严重放大。
因此, 必须采取措施加以限制。
2、1 电容器对谐波的放大原理图1为供电系统并联电容后的简图,图2 为此供电系统的等值电路,根据等值电路可以求出各支路的谐波电流。
设并联电容器基波电抗为C X ,S X 为系统等值感抗,R 为系统等值电阻,h I 为谐波源注入的h 次谐波电流。
由等值电路图可得:)4()( h c s c sh I h X hX j R hjX i -+-=)5()( h C S Sc I h X hX j R jhX R i -++=图1 图2从上面两个式子中可以得到,当h X hX C s =时, 满足谐振条件, 并联电容器与系统阻抗会发生并联谐振,由于s X 比R 大许多, 发生谐振时Sh I 和C I 均大于h I ,即谐波电流被放大,并且全部通过电容器使其过负荷。
特别是当h X hX c s -时,即电容器组回路呈容性时,谐波的扩大可能使母线电压波形发生畸变。
由h X hX C s =可以得到,谐振点的谐波次数为S C X X h =2,即当谐波源中含有次数为S C X X 的谐波时,将引起谐振。
若谐波源中含有次数接近S C X X的谐波,虽不会发生谐振,但也会导致该次谐波被放大。
无功补偿电容器会使谐波放大,而谐波放大又会危害到电容器,电容器由于超温和过压而损坏,同时, 还会危及电网中的其他电气设备, 严重时会造成电气设备损坏, 甚至破坏电网的正常运行, 因此, 必须要解决好电容器对谐波电流的放大问题。
2、2 串联电抗器防止谐波放大并联电容器能够引起谐波放大, 是由于电容器回路在谐波频率范围内呈出容性。
如果在并联补偿电容器回路中串接一个电抗器, 通过选择电抗值使各次谐波过补偿, 也就是使电容器回路的总电抗呈现出感性而不是容性, 则可消除谐波放大现象。
串联电抗器的电路图和等值电路图如图3 和图4 所示。
图3 图4由等值电路图可得:)6()( h C L S C L Sh I h X hX hX hX hX I -+-=)7()( h X hX hX hX I C L S SC -+=)8( SC L hX hX hX -=α)9(11 α+=h ch II)10(1 αα+=h sh I I α≤0时,谐波放大,且当α=-1时,谐波放大的程度最大。
3 无源滤波器的设计在谐波的治理方法中, 采用无源滤波装置是一个非常普遍和经济的方法,它通过调整电容器和电抗器的参数, 对某次谐波(单调谐滤波器) 或某个频率范围的谐波(高通滤波器、低通滤波器) 呈现非常低阻抗的通道, 从而避免其流入系统。
根据无源滤波器滤除的谐波频率特点, 可分为单调谐滤波器、双调谐滤波器、三调谐滤波器和高通调谐滤波器以及失谐滤波器。
单调谐滤波器,见图1(a ),主要滤除某一次频率的谐波电流,做成在某次频率下串联谐振回路,即0=-Ln Cn X X 。
双调谐滤波器,见图1(b ),有两个谐振频率,同时吸收两个频率的谐波,相当于两个并联的单调谐滤波器。
高通调谐滤波器又称阻尼滤波器,在某一特定的频率以上时呈现低阻抗,以下时则呈现高阻抗。
高通调谐滤波器从结构上有一阶、二阶、三阶和C 型之分, 二阶高通滤波器见图1(c ), 型滤波器见图1(d ),常用的为二阶高通调谐滤波器。
失谐滤波器的谐振频率通常低于电网的最低次特征谐波频率, 通常设定为基波频率的3. 8 ~ 4. 2 倍, 只能吸收少量谐波, 主要用途是防止谐波放大, 其结构和阻抗特性类似于单调谐滤波器, 只是谐振频率有区别。
双调谐和三调谐滤波器由于占地少、损耗小,常用于高压直流输电系统, 但结构复杂、调谐困难,很少用于低压系统。
低压系统常采用单调谐、失谐以及二阶高通调谐滤波器。
\图1 单调谐滤波器 图3 二阶高通滤波器图2 双调谐滤波器 3、1单调谐滤波器的参数及设计方法单调谐滤波器如图1所示, 滤波器对h 次谐波的阻抗为:)11()1( Ch L h j R Z s s fh fh ωω-+=式中: 下标h f 表示第h 次单调谐滤波器的频率;s ω为基波角频率。
工作原理: 单调谐滤波器是利用串联L 、C 谐振原理构成的,谐振次数h 为:)12(1 LCh s ω=在谐振点处, fh fh R Z =, 因fh R 很小, h 次谐波电流主要由fh R 分流, 很少流入电网中, 对于其他次数的谐波, fh fhR Z >>, 谐波分流很少。
因此, 只要将滤波器的谐振次数设定为与需要滤除的谐波次数一样, 则该次谐波将流入无源滤波器, 从而起到滤除该次谐波的目的。
单调谐滤波器的设计:单调谐滤波器由电感L 、电容器C 和电阻R 组成, 它的工作原理是利用电感和电容对某次谐波频率产生串联谐振使得滤波器的阻抗很小, 从而把负载中的该次谐波电流引入滤波器。
滤波器对h 次谐波的阻抗为式(8)所示,滤波器的谐振频率如式(9)所示。
从式( 3)和式( 4)可以看出, 单调谐无源滤波器对基波的阻抗是呈容性的, 也就是说, 单调谐无源滤波器能够提供一定的无功功率。
为减少因电网频率偏差原因使滤波器与系统在特征频率上出现并联谐振的几率, 在确定单调谐滤波器的调谐频率时应将其设置为稍低于相应的特征频率, 即使滤波器从感性域上接近串联谐振。
在根据谐波治理对象的谐波含量特点确定单调谐无源滤波器的具体滤波次数后, 电容器C 和电感L 具体参数设计主要由以下几个方面考虑:①确定电容器容量C Q (单位为Mvar) 等于补偿谐波源所需要的无功功率。
②由C Q 来确定电容器的电抗为:)13(2 CCC Q U k X =③滤除h 次谐波, 电抗器大小为:)14(2 hX X CL =④电抗器的电阻为:(15) QX R h=式中: Q 为滤波器的品质因数, 一般取30<Q < 100。