【正文】 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 由濾波電容器和電抗器串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)諧振濾波支路，分別諧振于需濾除的主要諧波頻率，各濾波支路均與諧波負(fù)載并聯(lián)，對負(fù)載諧波電流構(gòu)成分流支路。 無源電力濾波器的主回路原理圖及其諧波等效電路。 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 )1( CLSSfn nnjRZ ?? ???當(dāng) Zfn=0時(shí)，發(fā)生諧振 CL SS nn ??1?諧波治理 四、諧波的治理 :無 源濾波器 圖為采用三個(gè)調(diào)諧支路分別調(diào)諧于 5次、 7次和 11次諧波頻率時(shí)所獲得的濾波特性。 對于工頻基波電壓而言，無源濾波器等效為一個(gè)電容器，可補(bǔ)償負(fù)載所需無功功率 。 諧波治理 四、諧波的治理 :無 源濾波器 無 源濾波器的設(shè)計(jì) : 上面講了由電抗器與電容器串聯(lián)諧振所構(gòu)成的無源濾波支路稱作單調(diào)諧濾波器，是最簡單也是最常用的無源濾波支路。除此之外，還有許多其它類型的無源濾波支路，如下圖所示。 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 影響無源濾波器效果的主要因素 : 無源電力濾波器的工作原理是低阻抗并聯(lián)分流，是被動(dòng)濾波。由下式可以看出，無源電力濾波器的濾波效果是由濾波器的諧波阻抗和電網(wǎng)諧波阻抗共同決定的。對同一個(gè)無源濾波器而言，當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)阻抗較小時(shí)濾波效果變差，如圖所示；對于相同的電網(wǎng)諧波阻抗而言，濾波器容量較小時(shí)，其諧波阻抗增加，濾波效果變差， 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 無源電力濾波器的設(shè)計(jì)選用 設(shè)計(jì)選用無源電力濾波器需注意以下幾個(gè)方面： （ 1）濾波器的額定電壓等級和基波頻率要與系統(tǒng)一致； （ 2）確認(rèn)系統(tǒng)中有無中心線諧波濾波需求，有則選用 3相 4線系統(tǒng)；無則選用 3相 3線系統(tǒng)； （ 3）無源濾波器的基波無功容量應(yīng)符合系統(tǒng)無功補(bǔ)償需求； （ 4）濾波支路需根據(jù)系統(tǒng)諧波頻譜進(jìn)行設(shè)計(jì)或選用，必須從系統(tǒng)中最低次主要諧波開始；常用無源濾波器支路組合：無 3次諧波時(shí)： 5次，5次 +7次， 5次 +7次 +11次；有 3次諧波時(shí)： 3次， 3次 +5次， 3次 +5次 +7次； （ 5）濾波器各支路分流的諧波電流強(qiáng)度不得超過該濾波支路的諧波電流額定值； （ 6）要根據(jù)系統(tǒng)阻抗和諧波電壓含量進(jìn)行濾波效果校驗(yàn)和安全運(yùn)行校驗(yàn)。 （ 7）無源電力濾波器一般不可與常規(guī)無功補(bǔ)償電容器并聯(lián)運(yùn)行，否則仍會(huì)導(dǎo)致諧波放大， 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 解決補(bǔ)償電容器引起諧波放大問題的有效方法是在電容器支路中串聯(lián)適當(dāng)電抗器。 在實(shí)際應(yīng)用中，串聯(lián)電抗器可分為三類： 第一類稱作抗涌流電抗器，主要用途是限制電容器投入系統(tǒng)時(shí)的涌流，其電抗率一般小于 1%。這類電抗器對抑制諧波放大一般沒有正面作用。 第二類稱作失諧電抗器或消諧電抗器，主要用于抑制無功補(bǔ)償電容器引起的諧波放大。當(dāng)用于抑制 5次以上諧波放大時(shí)，電抗率通常取 6%或 7%；抑制 3次以上諧波放大時(shí)電抗率通常取 14%左右。其共同特征是電抗器與電容器的串聯(lián)諧振頻率 f1明顯低于最低次主要諧波頻率。例如電抗率為 6%時(shí)，f1約為 204Hz，明顯低于 5次諧波頻率 250Hz。 第三類稱作調(diào)諧電抗器或?yàn)V波電抗器，既可抑制無功補(bǔ)償電容器引起的諧波放大，又具有較強(qiáng)的諧波電流分流作用或?yàn)V波作用。其特征是電抗器與電容器的串聯(lián)諧振頻率 f1略低于欲濾除的主要諧波頻率，因此對欲濾除諧波呈現(xiàn)較低阻抗，以產(chǎn)生足夠的諧波分流效果。例如用于濾除 5次諧波時(shí)，電抗率一般取 4%5%，對應(yīng) f1在 250Hz224Hz之間。 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 串聯(lián)電抗器的設(shè)計(jì)選用 : 當(dāng)負(fù)荷諧波含量很低（母線電壓諧波含量不大于 1%）時(shí)可不用串聯(lián)電抗器或僅采用 1%以下抗涌流串聯(lián)電抗器； 當(dāng)母線電壓諧波含量小于 5%，且無諧波電流抑制、濾波需求時(shí)，可采用串聯(lián)失諧電抗器。 3次諧波電壓含量低于 %時(shí)可采用 6%或 7%電抗器； 3次諧波電壓含量高于 %時(shí)應(yīng)采用 12%以上電抗器。 當(dāng)負(fù)載諧波較重或有濾波需求時(shí)，應(yīng)采用調(diào)諧電抗器、無源濾波器或有源濾波器。當(dāng)采用調(diào)諧電抗器時(shí)，電容器亦應(yīng)采用濾波電容器。 采用調(diào)諧電抗器或無源濾波器時(shí)，通常需要較為復(fù)雜的測試與設(shè)計(jì)，方可取得良好效果，并需要進(jìn)行安全運(yùn)行校驗(yàn)，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。且串聯(lián)電抗器后，電容器工作電壓和無功輸出均增加，增加量等于串聯(lián)電抗器比重。 諧波治理 四、諧波的治理 : 無 源濾波器 電抗系數(shù)的增大則諧振頻率向低頻移動(dòng)，利用電抗系數(shù)可以調(diào)節(jié)諧振頻率。 K%系數(shù)的確定： 電網(wǎng)的一般情況是： 5次諧波最大、 7次次之、 3次較小。因此工程中，選用 K=~％的電抗器較多，國際上也通常采用。配置 6%的電抗器抑制 5次諧波效果好，但有明顯的放大 3次諧波作用。它的諧振點(diǎn)（ 204HZ）遠(yuǎn)離 5次諧波的頻率（ 250HZ），裕量較大。配置 ％的電抗器對 3次諧波放大輕微，因此在抑制 5次及以上諧波，同時(shí)又兼顧減小對 3次諧波的放大，在這種情況下是適宜的，但它的諧振點(diǎn)（ 235HZ）與 5次諧波的頻率間距較小。當(dāng)系統(tǒng)中背景諧波為 3次及以上時(shí)，應(yīng)配置電抗率為 12％的電抗器，由于近年來不少 3次諧波源的電氣設(shè)備不斷增多，使系統(tǒng)的 3次諧波不斷增大，尤其是樓宇、冶金行業(yè)這個(gè)現(xiàn)象不能忽視。 總之配置電抗器的原則：一定要根據(jù)系統(tǒng)背景諧波含量來綜合考慮而確定。 諧波治理 四、無 源濾波器設(shè)計(jì)步驟： 電抗系數(shù) K%： XL為感抗， Xc為容抗 電抗系數(shù) K%與調(diào)諧頻率的關(guān)系： Fres為調(diào)諧頻率， Fe為工頻頻率 電抗器容量： Ic為電容器額定電流， IH為諧波電流， 確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘浚?XC 確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘浚?最小容量優(yōu)化設(shè)計(jì)。 多目標(biāo)化設(shè)計(jì)。 自適應(yīng)進(jìn)化設(shè)計(jì)。 遺傳算法設(shè)計(jì)。 改進(jìn)的遺傳算法設(shè)計(jì) 諧波治理 四、無 源濾波器設(shè)計(jì)步驟： 初步確定電容器參數(shù) （ XC） 原則： 一、根據(jù)無功補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算： 首先根據(jù)需要確定出系統(tǒng)所需要補(bǔ)償?shù)目偦o功 Qc，按照一定的原則把無功分配好每個(gè)濾波支路。 ?? ??? UNNCQ s *)(*11?常見的分配原則有： 按照諧波電流的大小進(jìn)行分配 按照無功平衡時(shí)電容器總安裝容 量最小的原則進(jìn)行分配。 確定出每個(gè)濾波支路需要補(bǔ)償?shù)幕o功： ????NNsUQC 1**1 21?m i n**121 CsNL ???諧波治理 四、無 源濾波器設(shè)計(jì)步驟： 二、按照濾波電容器安裝容量進(jìn)行計(jì)算： 單調(diào)諧濾波器安裝容量 S(n)為電容器的基波和諧波無功之和。 ??? ??? )(*)( 1)(. . .)2()1( nfn IsCS nQ ????? ? UnnCIUQ sf12)1()1(1 ?22 2m i n)(111m i n UnnCsUInQ nf ??? ?該支路輸出的基波無功容量為： 在安裝容量最小時(shí)，該支路輸出的最小基波無功通過求極值得到為： 諧波治理 四、無 源濾波器設(shè)計(jì)步驟： 三、按照電容器滿足過電壓、過電流要求和容量平衡選擇電容器參數(shù)： 電容器電壓校驗(yàn)公式為： chc UUU ?? ?電容器電流校驗(yàn)公式為： chc III ???電容器容量平衡關(guān)系為： chC Q ?? ?按照上述 3個(gè)原則可確定三個(gè)電容器的容量，取其中最大容量作為 n次單調(diào)諧濾波器安裝容量的下限，從而確定 C、 L。 四、按滿足一定電壓總諧波畸變率的要求，確定各個(gè)濾波器支路輸出最小的基波無功。 吳富良 謝謝！