三相四线制有源电力滤波器的-研究

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1、山东大学硕士学位论文n次谐波电流幅值变流器额定电流逆变器输出电压基波角频率额定状态下的直流侧电容总压直流侧电容电压波动系数电网基波频率A相补偿电流直流侧电容电压电网电压的幅值所补偿电流的有效值k厶q‰Kf丸‰艺山东大学硕士学位论文山东大学硕士学位论文1．1．研究背景第一章绪论在能源危机和气候变暖的双重挑战下，电动汽车成为发展低碳经济、落实节能减排政策的重要途径。电动汽车作为一种新型交通工具，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染严重问题的重要手段，是推进交通发展模式转变的有效载体。目前，我国已经成为全球电动汽车充电装置最多的国家，以青岛为例，至2015年，青

2、岛市将达到1．33万辆电动汽车的市场应用规模，青岛供电公司以市场需求为目标，贯穿公司网络化、智能化、标准，构建智能充换电服务网络，2015年青岛市将建成公交车充换电27座、环卫车充换电站3座、乘用车集中充电站22座、乘用车换电站3处、电池配送站59座，充电桩4570个。2020年将建成交车充换电站63座、环卫车充换电站4座、乘用车集中充电站座、乘用车充换电站14处、电池配送站215座，充电桩12万个，电动汽车保有量达到75000余辆【lJ。电动汽车充电机是种非线性设备，工作时谐波电流很高，使大量的谐波和无功电流成分注入电网，引起电网的谐波、三相不平衡、频率

3、变化与闪变等，对公用电网是一种污染，势必将导致供电质量的恶化，影响输配电效率，威胁用户设备的安全运行【2】。1．2．电力系统谐波及其危害有源电力滤波器的发展谐波的问题由来己久，大致经历了以下三个阶段：1．2．1．上世纪二、三十年代静止汞弧变流器的工业应用引起了电网中电压、电流的畸变，谐波问题由此开始进入人们的视线，引起广泛关注和研究。1．2．2．上世纪五、六十年代高压直流输电技术发展应用，促使人们深入研究谐波问题，人们开始更加深入1山东大学硕士学位论文的了解谐波问题，这段时期内形成了许多有关变流器谐波研究的成果和文献资料。1．2．3．上世纪七十年代至今随着

4、电力电子技术的快速发展和广泛研究，各种非线性设备的使用数量也急剧增加，从而引发了非常严重的谐波危害，人们不得不对谐波问题展开更加深入的研究和治理工作【31。谐波的产生多数是由接入电网的非线性负载设备引起的，产生谐波的主要负载类型有【41：①静止变流②电力变压器的非线性励磁；③工业用电弧炉、逆变焊机等设备引起的波形畸变，这种设备因为容量普遍很大，所以会生成成分非常复杂的谐波，会给电网带来非常大的危害；④旋转电机；⑤民众普遍使用的大量家用变频器、开关电源等，对电网带来的谐波污染也不可忽视。谐波对电力系统及其它设备的危害，体现在电力方面和信号干扰两个方面。(1)

5、电力方面①增加电网中的谐波损耗，降低了输变电过程中的电能的利用效率，增加了电网损耗。②在三相四线制系统中，零线导线一般都比较细，流过的电流较小，但是谐波的存在会使零线电流中含有大量三次及其倍数的成分，这将会使导线发热，导致零线导线绝缘外皮热老化，很容易引起火灾、短路等事故。③谐波会造成电网与补偿电容器之间并联或串联谐振，由此引起的过电流极易损坏电力电子设备。④谐波会影响电网中其它电气设备的正常工作。引起旋转设备的附加损耗、振动以及噪音，影响设备正常工作和使用寿命；谐波会导致电流波形过零点时幽协值较高【51，从而造成断路器的开断困难，影响故障的切除时间，影响

6、系统运行安全稳定性。山东大学硕士学位论文⑤谐波可能会导致电力系统继电保护误动作。(2)信号方面的干扰①干扰通信系统正常工作。谐波会通过电磁感应和传导耦合的途径影响周围的通信系统，产生噪音，严重的情况下能够使信号消失。②影响电能测量仪器仪表的精度。常用的电能测量仪表仪器大都是纯正弦波的工作方式，电网中的谐波成分会影响到电能测量仪表的测量使用。③谐波会使敏感的电子仪器设备或自控系统工作紊乱，还有可能会影响到电力电子装置自身的控制系统的稳定性。根据以上描述，可见谐波问题日趋严重，对电网以及设备仪器、通信系统的影响越来越严重，那么，如何采取必要的技术措施来抑制谐波

7、已经成为当下研究学者关注的课题。1．3．谐波抑制方法常用的谐波抑制措施主要有以下两种【6】：(1)对产生谐波的电气设备进行改造。这些改造包括功率因数校正技术(sPFC)、增加整流相数、采用多重化方式、改进PWM(PulseWidulModulation)等技术，消除谐波和无功电流。(2)采用谐波补偿装置，补偿装置的主要特点就是对非线性的负载电流进行补偿。以上两种谐波抑制措施各有优点，但从近年来的发展应用来看，后一种措施的发展应用前景较好。无功滤波器的研究应用较早，它结构简单，运行方便可靠，造价和运行费用较少，目前应用较为广泛。但是其结构原理存在一定难以克服

8、的缺陷，主要缺陷主要有以下几尉7_8】．①只能抑制特定次数的谐波，