基于MATLAB的无源滤波器设计与仿真 (适合浦电气B方向)文献综述

 2021-11-08 10:11

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一、谐波源的介绍

滤波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备,电力系统中电力电子装置是最主要的谐波污染源,如以变频器为代表的装置。其构成为:1、变频设备2、整流设备3、UPS4、开关电源。电力系统中的谐波源是指电力系统中的电力电子器件负载,补偿设备(除了电容器组),铁芯饱和(如变压器铁芯饱和也会产生谐波),铁路机车负载等。

二、谐波的产生及其危害

在理想的情况下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电力质量变坏。因此,谐波是电力质量的重要指标之一。

谐波的危害表现:(1)谐波因趋肤效应、电路中泄漏电容、某次谐波电流过大等原因,使公用电网中的组件产生了附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的使用效率,大量的3次谐波流过中线时,会使线路过热甚至引发事故。(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏。(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,增大危害。谐波会导致供电安全性严重下降、备用发电机组不能带载,导致UPS在油机发电时不能与频率同步而使电池放电并停机。(4)谐波会导致继电保护和自动装置误动作,还会造成电气测量仪表计量不准确。(5)谐波会对邻近的通信系统产生干扰,降低通信质量,甚至造成信息丢失,使通信系统无法正常工作。(6)由于谐波电流的冲击,配电电路中的功率因数补偿电容器经常损坏,保护用的熔断器无故熔断,保护用的热继电器和空气开关经常跳闸,严重影响供电的安全。

三、谐波的治理方法

1、电容补偿:

这种方法电容补偿的方法是针对纯感性负载有效,它只能解决相位滞后而不能解决电流畸变的问题。电容对频率很敏感,特别是高频电压和电流,很容易形成很大的电流而超过电容器的额定电流,损坏电容器。

2、无源滤波器(电感电容串联谐振补偿)

采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流,是抑制谐波污染的有效措施。通常采用由电力电容、电抗和电阻适当组合而成的无源滤波装置进行滤波。无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗,与电网阻抗形式成分流的关系,使大部分该频率的谐波流入滤波器。由于无源滤波具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,因此无源滤波是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一并联低阻通路,以起到滤波作用,其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的,因而存在以下缺点:

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