并联型电力有源滤波器设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化并联型电力有源滤波器设计一、前言谐波电流和谐波电压的出现对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统[7]。近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。传统的谐波抑制和无功补偿方法是无源滤波技术和有源滤波技术，前者即使用由电力电容器等无源器件构成无源滤波器，该无源滤波器与需补偿的非线性负载并联，为谐

2、波提供一个低阻通路的同时也提供负载所需要的无功功率。后者是采用开关变换器来清除负载源发出的谐波电流，并且可以克服无功补偿。二、主题（一）、无源电力滤波器在电力系统中，由于大量谐波的产生，不仅对接人该电网的用电设备造成损害，甚至会造成故障，因此，很多地方采用既经济又可靠的无源滤波器来改善电网质量。LC滤波器仍是应用最多、最广的滤波器，常用的三种滤波器：单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器。单调谐滤波器由电容C、电感L和电阻元件R串联而成，其阻抗Zf与频率，之间的关系为：[1]单调谐滤波器是用来滤除某一谐波的一个

3、电容器，通过增加一个在调谐频率处XL=XC的电抗器来实现的。在理想情况下，如果滤波器的谐振频率5r正好等于某一次谐波频率，则对于该次谐波而言，谐波器的阻抗为极小值R，由于滤波支路对于该次谐波电流阻抗很小，所以经其分充，可以减小注入交流系统的谐波电流，从而达到对该次谐波的抑制作用。双调谐滤波器有两个谐振频率，同时吸收两个频率的谐波，其作用可以近似等效于两个并联的单调谐滤波器。双调谐滤波器与两个单调谐滤波器相比，它在基频下的功率损耗较小，且只有一个电感器承受全部冲击电压。出于占地面积以及经济性的考虑，双调谐滤波器越

4、来越多地被实际工程采用[1]。高通滤波器也称为减幅滤波器，它有四种形式，即一阶、二阶、三阶和C型四种。其中二阶高通滤波器的滤波性能最好，被广泛使用。无源电力滤波器的结构简单，电压和容量可以做得很大，维护方便，对某一次高次谐波吸收效果明显，造价低，运行费用也低，设计和制造经验成熟。因此成为传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段，已经在各个领域被广泛使用。但是虽然无源滤波器具有简单、方便的优点，但它也存在如下缺点[2]：①只能抑制抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大；②只能补偿固定的无功功

5、率，对变化的无功负载不能进行精确补偿；③其滤波特性受系统参数影响较大，并且其滤波特性有时很难与调压要求相协调；④重量与体积较大。所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。与无源滤波器对应的是有源滤波器。有源电力滤波器采用开关变换器来清除谐波电流，来解决无功滤波器的以上缺点。(二)、有源电力滤波器有源电力滤波器（APF）,是借助外部电源进行动态抑制谐波、补偿无功的一种新型电力装置设备。这种设备需要提供外部电源，在应用上可以克服传统的LC等滤波器造成的谐波抑制和无功补偿方法带来的单位固定补偿，基本

6、上实现了动态跟踪补偿。APF与无源滤波器相比，有如下优点[8]：(1)占地小，功耗低；5(2)实现动态补偿，可同时对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行动态补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；(3)补偿的效果稳定，不受系统运行方式和工况的影响；(4)不会发生谐振和谐波放大的现象，且可以有效抑制由于外电路的谐振而发生的谐波放大；(5)具有过载判断能力，补偿量可控。当谐波总量超过设定值时，装置仍可运行，并能正常发挥作用；(6)在谐波问题严重，但功率因数较高的场合，适合采用APF，而不适用无源滤波器，否则将引

7、起无功过补，产生无功倒送的问题。有源电力滤波器根据其接入电网的方式的不同，可分为并联型有源滤波器，串联型有源滤波器和串联—并联有源滤波器。每种类型都有其独特的工作原理，特点及其优点和适用场合。串联有源滤波器是通过耦合变压器串联接入电网，如图1所示。它与系统串联等效为一个受控电压源，主要是消除电压型谐波以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时，耦合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题，所以只在交流系统中采用。但是由于串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此

8、损耗较大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较并联型有源电力滤波器复杂。目前单独使用串联有源电力滤波器的例子较少，研究多集中在其与LC无源滤波器所构成的串联混合型有源电力滤波器上。图1串联有源滤波器拓扑图并联有源滤波器是通过耦合变压器并联接入电网，如图2所示。与系统并联等效为一个受控电流源，主要通过主电路向电网中输进与谐波电流和无功电流相反的同大小同频率的电流，