MATLAB有源电力滤波器系统的设计与仿真(3)

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1）无功功率可能会导致电流的增大和视在功率的增加，从而导致设备容量的增加。

2）无功功率的增加，一般会使总电流增加，从而使设备以及线路的损耗也增加。

3）无功功率通常会使线路的压降增大，冲击性的无功负载还会导致电压出现多次以及大量的变动。

与此同时，电力电子装置还会产生谐波，对国家电网增加很多风险，[包括：

1）大量的谐波将会使电网中的多种元件产生很多额外的谐波耗损，使电厂的发电、电线输电以及用户的用电设备效率大大变低，巨量的三次谐波通过中性线可能会使设备的内部线材通路过热，以致严重者发生了火灾。

2）谐波可能会影响电气设备的正常工作，例如，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器的局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以致损坏。

3）谐波可能会引起电网中局部的串、并联谐振，继而会使谐波放大，既而1）和2）二项的负面影响将成倍的增加，以致会引起部分装置出现安全问题。

4）谐波可能会导致继电保护和自动装置的误动作，这会使电气测量仪表计量变得不准确。

5）谐波可能会对相近的通信系统产生多种负面影响，影响较轻的装置会产生部分噪声，大大降低了同行的质量，受影响严重的装置甚至会发生信息传输过程中的丢失，从而导致某些通信系统完全无法正常工作。

由于谐波电压和谐波电流对于用电的设备以及电网本身的不利影响，世界上的许多国家都发布了限制电网谐波的标准，或者由其国内的权威机构制定了限制谐波的规定。制定这些标准和规定的基本原则是限制谐波源注入电网的谐波电流，把电网谐波电压控制在允许的范围内，使接在电网中的电气设备能免受其干扰而正常的工作。][14]世界各国所制定的谐波标准都比较的接近。我国由技术监督局于1993年发布了国家标准（GB/T14549-1993）《电能质量公用电网谐波》，并从1994年3月1日起开始实施。

1.2 谐波的定义

在供用电的系统中，理想状态是电压和交流电为正弦波性。正弦电压可表示为

为电压有效值；为初相角；角为频率。

当正弦波电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上时，其电流和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。对于周期为的非正弦电压，一般满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅里叶级数

式中各参数关系如下在式（1-2）或（1-3）的傅里叶级数中，频率与工频相同的分量称为基波（Fundamental），频率为基波频率整数倍（大于1）的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。以上的公式及其定义均以非正弦的电压为例子，对于那些非正弦的电流的情况也适用。源:自*751`%论,文'网·www.751com.cn/

n次谐波电流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示（1-4）

式中，In为第n次的谐波的电流有效值；I1为基波电流有效值。

电流谐波总畸变率THDi（Total Harmonic Distortion）定义为（1-5）

式中，Ih为总谐波电流有效值。（11）

1.3 谐波的抑制方法

无缘滤波技术是过去常常使用的抑制谐波与补偿无功功率的办法，需要连接的非线性负载与电力电容器等无源器件所组成的LC滤波器并联，这就可以为谐波供给低阻抗的通路，也可以满足负载所需的无功功率。无源滤波技术的优点有很多，比如设备简易，生产成本低廉、系统的运行较稳定，若发生损坏维修较为便捷等优点，与此同时，无源滤波技术也存在着很多缺点。比如它仅仅能消除特定频率的谐波，同时与一些特定频率的谐波还会发生谐振，而且其受系统的影响相对比较大，对能源的耗费也比较大等。