电力系统的无源滤波器的改进方法研究(2)

4.3 无源滤波器改进后的仿真分析 42
4.4 本章小结 . 53
结论 54
致谢 55
参考文献 56
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论
1.1 1.1 1.1 1.1 本课题的研究目的及意义本课题的研究目的及意义本课题的研究目的及意义本课题的研究目的及意义
电力系统的谐波问题早在 20 世纪 20 年代和 30 年代就引起了人们的注意，
美国电力公司将传输线路的故障与谐波问题联系起来，并观测电压和电流的波形
畸变现象，同时期在德国，由于静止汞弧变流器的使用，造成了电压与电流波形
畸变。到了 50 年代和 60 年代，随着高压直流输电技术的发展，一些学者发表
了大量有关变流器引起电力系统谐波问题的论文。 70 年代以来，随着电网中整
流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电子设备用量不断增加，
这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性，对供电质量造成更加敏感，对
供电质量提出了更高的要求。因此，研究和开发适应这一要求的谐波抑制和无功
功率补偿技术已成为电力、电工领域的研究热点之一。
目前，解决谐波问题的措施可分为三类，其一是采用无源电力滤波器
( Passive Power Filter ，简称为 PPF) 的低阻特性对畸变源进行滤波；其二是
采用有源电力滤波器（ Active Power Filter ，简称为 APF ），有源滤波器作为一
种理想的谐波电流发生源，产生与畸变源大小相等方向相反的谐波电流以抵消其
畸变分量，从而使电源电流波形成为正弦波；最后，是通过改造电力电子装置本
身去治理谐波畸变。其中，无源电力滤波器、有源电力滤波器对各种谐波源都是
适用的，而改造谐波源的方法，只适用于本身为主要谐波源的电力电子装置。
在无源滤波器的设计中，对 LC 元件参数的优化是关键，同时在有源与无源
滤波器相结合的混合式滤波器中，为了降低有源滤波器的安装容量，同样存在着
对 LC 参数的优化问题。无源滤波器设计通常并不复杂，但其设计却需要考虑多
种经济技术和安全因素，单凭一个指标难以评价设计质量的优劣，在实际工程设
计中应综合考虑各个指标，是典型的多目标、非线性优化问题；若处理不当，极
易造成滤波效果不佳、初期投资增加、系统无功功率过补偿等不良后果，甚至导
致无源滤波器与电网阻抗发生串、并联谐振而造成损坏，加之电网电抗及频率摄
动以及滤波装置投切瞬间浪涌电流的作用，极可能使电网中谐波放大，可能造成
某次滤波通道烧毁、甚至整个滤波装置自身难以投切的严重后果。因此，研究无
源滤波器，并对其参数进行设计具有重要的理论价值和现实意义。同时设置限流
电抗器也会有效发挥滤波器的作用，减少电源侧系统的工况对滤波器的影响。
1.2 1.2 1.2 1.2 电力系统无源滤波器的国内外研究现状及趋势电力系统无源滤波器的国内外研究现状及趋势电力系统无源滤波器的国内外研究现状及趋势电力系统无源滤波器的国内外研究现状及趋势 [1,4] [1,4] [1,4] [1,4]
无源滤波器是目前应用最为广泛的电网谐波治理装置。根据当前无源滤波器
的工作运行电压等级，我们可以将无源滤波器分为中小型滤波器和大型滤波器两
类，此外，随着科学技术的不断发展，由无源滤波器和有源滤波器结合组成的混
合型滤波器 (Hybrid Active Power Fi lt er ，简称 HAPF) 也慢慢进入到实际工程电力系统的无源滤波器的改进方法研究(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_6155.html