【正文】 波器 ............................................................................................................... 1 無源濾波器的應(yīng)用現(xiàn)狀 .................................................................................... 2 .................................................................................. 2 有 源濾波器的應(yīng)用 ..................................................................................................... 3 本課題主要研究內(nèi)容 ................................................................................................. 4 2 濾波器的理論及性能研究 ................................................................................................... 5 無源濾波器的結(jié)構(gòu)型式及其特性 ............................................................................. 5 單調(diào)諧濾波器 ................................................................................................ 6 高通濾波器 ................................................................................................... 6 影響濾波器性能的參數(shù)研究 ....................................................................................... 7 影響單調(diào)諧濾波器性能的參數(shù)研究 ................................................................ 7 影響高通濾波器性能的參數(shù)研究 ................................................................... 10 有源電力濾波器 ...................................................................................................... 13 有源電力濾波器的基本原理 ........................................................................... 13 有源電力濾波器的主電路形式 ....................................................................... 14 本章小結(jié) ................................................................................................................ 16 3 無源濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 ............................................................................................... 17 濾波裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及結(jié)構(gòu) ....................................................................................... 17 濾波裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ......................................................................................... 17 濾波裝置的結(jié)構(gòu) ............................................................................................. 18 LC 濾波器參數(shù)的確定 ............................................................................................. 18 無源濾波器的仿真 ................................................................................................... 20 系統(tǒng)參數(shù) ....................................................................................................... 21 參數(shù)的選擇 .................................................................................................... 21 仿真及分析 .................................................................................................... 23 本章小結(jié) ................................................................................................................. 33 4 并聯(lián)型有源濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 ....................................................................................... 33 諧波電流的檢測方法 ............................................................................................... 33 補(bǔ)償電流發(fā)生電路 ................................................................................................... 36 并聯(lián)型有源濾波器的仿真 ........................................................................................ 40 本章小結(jié) ................................................................................................................. 44 5 結(jié)論 ................................................................................................................................. 45 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 46 翻譯部分 ............................................................................................................................. 48 中文譯文 ...................................................................................................................... 48 英文原文 ...................................................................................................................... 58 致 謝 ................................................................................................................................. 70 第 1 頁 1 緒論 課題背景及研究目的 電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀(jì) 20 年代和 30 年代就引起了人們的注意，隨著電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐、電氣化鐵路以及各種電力電子設(shè)備用量不斷增加，這些負(fù)荷的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性，對供電質(zhì)量造成嚴(yán)重污染。作為濾波裝置的 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，為工程設(shè)計(jì)和多目標(biāo)優(yōu)化提供了設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 摘 要 非線性負(fù)載的大量應(yīng)用給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的諧波污染，并由此產(chǎn)生了一系列電能質(zhì)量問題，而各種敏感負(fù)載對電網(wǎng)的供電質(zhì)量又提出了更高的求。以礦井變電站的諧波抑制為目標(biāo)，對濾波方案及其適應(yīng)性進(jìn)行仿真分析。 本科生畢業(yè)設(shè) 計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 變電站濾波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 了解諧波的產(chǎn)生和危害及目前電力系統(tǒng)消除諧波的主要方法。對濾波系統(tǒng)主回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。無源電力濾波器因其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資少、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低，成為電力系統(tǒng)中最普遍的諧波抑制設(shè)備。 本文以某礦井直流提升系統(tǒng)為研究背景，對諧波源進(jìn)行了諧波特性理論分析，并基于MATLAB，通過仿真分析其諧波特性；按照已有的文獻(xiàn)補(bǔ)償容量分配方案，設(shè)計(jì) 無源 濾波器，對在不同的頻率下仿真的結(jié)果 進(jìn)行了比較。因此，研究和開發(fā)適應(yīng)這一要求的諧波抑制和無功功率補(bǔ) 償技術(shù)己成為電力、電工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一 ??1 。相對于近些年出現(xiàn)的有源濾波器等新型濾波裝置而言，無源濾波器成本相對較低，容量大，功能易于實(shí)現(xiàn)，故在我國各大工礦企業(yè)仍有較多應(yīng)用，尤其是在解決大功率設(shè)備濾波時(shí)，由于有源濾波器受容量及投資限制，一般都采用無源濾波器與有源濾波器結(jié)合的混合式濾波裝置。 無源濾波器 無源濾波器是目前廣泛應(yīng)用的電力濾波裝置。由于直流輸電常常采用大容量遠(yuǎn)距離輸電，故換流變壓器直流側(cè)的輸電電壓等級常常達(dá)到幾百千伏，其母線短路容量常常達(dá)到幾千兆瓦，我國的葛洲壩 —南橋直流輸電工程，其運(yùn)行指標(biāo)為 177。除濾波作用外，無源直流濾波器與無源交流濾波器在具體技術(shù)要求稍有 不同：交流側(cè)濾波裝置在基波下呈電容性，因而可兼作無功補(bǔ)償裝置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與無功補(bǔ)償裝置結(jié)合考慮；而直流側(cè)濾波裝置主要限于抑制對鄰近通信線路的干擾，因此，所考慮的頻率范圍通常從基波到 100 次諧波 ??3 。無源電力濾波器結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用也低，在吸收高次諧波方面效果明顯；但其濾波的動態(tài)性能不好，頻率發(fā)生偏離，效果變差，而且有可能與系統(tǒng)發(fā)生諧振，使流入系統(tǒng)的諧波電流過大，發(fā)生過載現(xiàn)象。特別是在一個復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，這兩個參數(shù)的變化規(guī)律很難精確預(yù)知，因此一個實(shí)際的濾波器要滿足要求的諧波衰減是困難的； (4)當(dāng)系統(tǒng)阻抗參數(shù)和頻率變化時(shí)，濾波器可能與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振 (從負(fù)載側(cè)看 )或串聯(lián)諧振 (從電源側(cè)看 )。 有源濾波器的應(yīng)用 其基本原理是從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。 有源濾波器的發(fā)展最早可以追溯到本世紀(jì) 60 年代末， 1969 年 和 發(fā)表 的論文 [6]中，描述了通過向交流電網(wǎng)注入三次諧波電流來減少電源電流中的諧波成分，從而改善電源電流波形的新方法。 1976 年，美國西屋電氣公司的 等人提出了采用 PWM 控制變流器構(gòu)成的有源電力濾波器，確立了有源電力濾波器的概 念、主電路的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法，即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。這一時(shí)期的一個重大突破是 1983 年赤木泰文等人提出了 “三相電路瞬時(shí)無功功率理論 ”[6]，該理論突破了建立在平均值基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)無功功率概念，以該理論為基礎(chǔ)的諧波和無功電流檢測方法在有源濾波器中得到