【正文】 負(fù)偏諧下具有相同的濾波效果，即在兩種極端失諧情況下注入電網(wǎng)的諧波電流值相等。即 （414）于是，將（413）代入下式并求解，即可獲得最佳偏諧率。（415）最佳偏諧率確定以后，注入電網(wǎng)的最大諧波電流可由式（416）確定。如果電網(wǎng)諧波電流不滿足要求，則必須加大濾波電容的給定量。 （416）最佳偏調(diào)諧設(shè)計是針對單個單調(diào)諧濾波器的設(shè)計而言的。當(dāng)配電系統(tǒng)存在多個較大的諧波電流分量時，濾波系統(tǒng)常由多個單調(diào)諧濾波器并聯(lián)而成，每個單調(diào)諧濾波器除一個主要的諧波成分。在這種情況下，多個濾波器之間存在著相互影響的問題，尤其是高次諧波濾波器對低次諧波濾波器設(shè)計的影響，因為高次諧波濾波器對低次諧和波具有放大作用。一般而言，負(fù)荷產(chǎn)生的低次諧波電流比高次諧波電流大，低次諧波濾波器占有重要位置是不容置疑的。在濾波器設(shè)計中，也是先設(shè)計低次大容量濾波器，再逐次設(shè)計高次濾波器。但是，高次濾波器對低次諧波的放大作用可能導(dǎo)致此前設(shè)計的低次濾波器的濾波性能惡化，因此，常需要多次反復(fù)計算和校核。本文提出一種逆序設(shè)計方法，濾波器的設(shè)計從高次到低次依次進(jìn)行，這樣，在設(shè)計低次濾波器時就已將高次濾波器的影響考慮在內(nèi)，使得濾波器的設(shè)計可以一次完成。由電源、變壓器、線性負(fù)荷、補償電容、諧波負(fù)荷以及濾波器組成整個系統(tǒng)。線性負(fù)荷 補償電容 諧波負(fù)荷 濾波器 電力系統(tǒng)組成圖仿真環(huán)境采用MATLAB下的Simulink系統(tǒng)仿真工具箱[10]。仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要取決于單調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)和控制目標(biāo)。(1)模型中由電流源向系統(tǒng)提供諧波，并由電感替代變壓器；(2)單調(diào)諧濾波器所完成的主要任務(wù)是對電流源提供的諧波進(jìn)行抑制，同時也兼顧一定的無功功率補償。在這個仿真環(huán)節(jié)中，分為全調(diào)諧、經(jīng)驗偏調(diào)諧、最佳偏調(diào)諧三種設(shè)計方法進(jìn)行仿真。模型中選用電源為380V、50Hz；由經(jīng)驗和查找資料選定變壓器的等效值設(shè)定為R=0，L=,；給定一負(fù)載P=,；補償電容為零；、相位為0176。；并且有示波器對測量的電流電壓波形進(jìn)行觀察，同時又送至快速傅立葉變換器進(jìn)行頻譜分析。(1)全調(diào)諧設(shè)計分析此時假定濾波系統(tǒng)是無失諧的，；此時即可應(yīng)用上章所述的濾波器設(shè)計原則選取5次和7次濾波器的參數(shù)值，5次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=；7次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=。amp。I頻譜波形圖在系統(tǒng)中運用電壓表和電流表測量電流和電壓值，并將其輸入示波器。觀察計算，%%,％％。注入電網(wǎng)的5次諧波電流為Is5＝，注入電網(wǎng)的7次諧波電流為Is7＝，這表明諧波源產(chǎn)生的諧波電流幾乎全部被濾波器所濾除。(2)經(jīng)驗偏調(diào)諧設(shè)計分析此時假定濾波系統(tǒng)是存在失諧的，；此時即可應(yīng)用上章所述的濾波器設(shè)計原則選取5次和7次濾波器的參數(shù)值，5次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=。7次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=。amp。I波形頻譜圖在系統(tǒng)中運用電壓表和電流表測量電流和電壓值，并將其輸入示波器。觀察計算，%%,％％。注入電網(wǎng)的5次諧波電流為Is5＝，注入電網(wǎng)的7次諧波電流為Is7＝，這表明諧波源產(chǎn)生的諧波電流大部分被濾波器所濾除。(3)最佳偏調(diào)諧設(shè)計分析此時假定濾波系統(tǒng)是存在失諧的，；此時即可應(yīng)用上章所述的濾波器設(shè)計原則選取5次和7次濾波器的參數(shù)值，5次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=。7次濾波器的參數(shù)設(shè)置為R=，L=,C=。amp。I波形頻譜圖在系統(tǒng)中運用電壓表和電流表測量電流和電壓值，觀察計算，%,％。注入電網(wǎng)的5次諧波電流為Is5＝，注入電網(wǎng)的7次諧波電流為Is7＝，這表明諧波源產(chǎn)生的諧波電流幾乎大部分被濾波器所濾除。對單調(diào)諧濾波器在考慮失諧的情況下各種參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了一種最佳偏調(diào)的設(shè)計方案。通過一個具體的電力諧波系統(tǒng)分別對完全調(diào)諧和經(jīng)驗偏調(diào)諧，最佳偏調(diào)諧3種不同設(shè)計理念下的系統(tǒng)電壓電流波形頻譜圖進(jìn)行分析。證明了通過最佳偏調(diào)諧法設(shè)計的單調(diào)諧濾波器濾波效果最好，對電力調(diào)諧濾波器，在給定容量時運用標(biāo)幺值計算，得出最佳偏調(diào)諧設(shè)計方法的濾波器相對容量較小。5交流調(diào)諧濾波器改進(jìn)方法的研究針對交流調(diào)諧濾波器存在的（）缺點，主要因為LC調(diào)諧濾波器缺乏在線調(diào)控功能，對電網(wǎng)參數(shù)和濾波器自身原件參數(shù)的變化不具備跟蹤調(diào)節(jié)能力，其補償特性不能自動適應(yīng)自身參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的變化。這些導(dǎo)致濾波器的濾波性能大打折扣，因此需要對交流調(diào)諧濾波器進(jìn)行改造，克服它的缺點，并進(jìn)一步改善濾波器的濾波效果。針對固定參數(shù)交流調(diào)諧濾波器的缺點，國內(nèi)外許多文獻(xiàn)提出了能夠自動跟蹤參數(shù)變化的自動調(diào)諧濾波器，其自動調(diào)諧功能主要基于可調(diào)電容和電感的實現(xiàn)。目前自動調(diào)諧功能的實現(xiàn)方法主要有:(1)由于在濾波器元件中，電容器的電容量對環(huán)境溫度較為敏感是構(gòu)成等效頻率偏差的一個主要因素，因而若能維持電容器恒溫，則可克服電容量的變化幅度。采用自動恒溫控制的電容器是方法之一。(2)利用機(jī)械開關(guān)自動投切電容器單元，根據(jù)需要自動改變?yōu)V波電容值。但這種機(jī)械開關(guān)故障率高，響應(yīng)速度慢。且由于開關(guān)的合閘涌流容易產(chǎn)生過電壓和諧振現(xiàn)象。(3)利用機(jī)械開關(guān)自動調(diào)整電抗器的分接頭，根據(jù)需要自動改變?yōu)V波電感值。(4)利用晶閘管靜止開關(guān)自動調(diào)整電抗器的匝數(shù)，根據(jù)需要自動改變?yōu)V波電感值。提高了調(diào)節(jié)速度，改善了電磁暫態(tài)過程。自動調(diào)諧濾波器的特點是濾波器參數(shù)的調(diào)節(jié)是有級的，不能調(diào)整到最佳狀態(tài)，開關(guān)切換過程中也存在電磁暫態(tài)現(xiàn)象。要實現(xiàn)交流調(diào)諧濾波器的連續(xù)調(diào)諧，其核心工作就是開發(fā)利用一種能連續(xù)調(diào)節(jié)其電感量的電抗器或連續(xù)調(diào)節(jié)其電容量的電容器(一般來說，電感量可調(diào)的電抗器更易實現(xiàn))。由連續(xù)可調(diào)電抗器與濾波電容器構(gòu)成的調(diào)諧濾波器在合理的控制系統(tǒng)的作用下便能夠適應(yīng)濾波參數(shù)的變化，從而使濾波器自動連續(xù)調(diào)諧于最佳調(diào)諧狀態(tài)。目前具有在線連續(xù)調(diào)節(jié)功能并得到實際應(yīng)用的電抗器主要有以下幾種[11]:(l)晶閘管控制電抗器TCRTCR的單相基本結(jié)構(gòu)就是兩個反并聯(lián)的晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角的方式實現(xiàn)電抗器電感量的連續(xù)調(diào)節(jié)，但是它隨之必將產(chǎn)生諧波的污染。(2)磁閥式可控電抗器磁閥式可控電抗器的主鐵心分裂為兩半(即鐵心1和鐵心2)，截面積為A，每一半鐵心截面積具有減小的一段，四個匝數(shù)為N/2的線圈分別對稱地繞在兩個半鐵心柱上(半鐵心柱上的線圈總匝數(shù)為N)，每一半鐵心柱的上下兩繞組各有一抽頭比為的抽頭，它們之間接有晶閘管KP(KP)，不同鐵心上的上下兩個繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)電源，續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點上。在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積段的磁路飽和，其余段均處于未飽和的線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁路的飽和程度來改變電抗器的容量。磁閥式可控電抗器制造工藝簡單，成本低廉，對于提高電網(wǎng)的輸電能力、調(diào)整電網(wǎng)電壓、補償無功功率以及限制過電壓都有非常大的應(yīng)用潛力。(3)基于磁通補償原理的有源電抗器基于磁通補償原理的有源電抗器由兩個相互偶合的電感線圈(主繞組與補償繞組)和電流控制電流源組成，主繞組對外呈現(xiàn)出一個等值電感可調(diào)的電抗器，而補償繞組作為電感調(diào)節(jié)的手段。，繞組AX為主繞組，而繞組ax為補償繞組。采用有源方式，在補償繞組中注入一個與主繞組某次諧波電流相位相反的同次諧波補償電流，可以減小主繞組對該次諧波所呈現(xiàn)的等值電感。由于交流調(diào)諧濾波器的工作原理及其缺點，針對嚴(yán)重影響調(diào)諧濾波器濾波效果的失諧問題和單個LC支路只能抑制單次諧波的缺陷，以及無功補償和諧波抑制的精度不，不能跟蹤系統(tǒng)諧波進(jìn)行動態(tài)補償?shù)热秉c。學(xué)習(xí)研究了可變電抗器與濾波電容器構(gòu)成的自動連續(xù)多調(diào)諧濾波器裝置，學(xué)習(xí)了晶閘管控制電抗器TCR，磁閥式可控電抗器，基于磁通補償?shù)目烧{(diào)電抗器，基于這些電抗器構(gòu)成的濾波裝置可以實現(xiàn)單個LC支路上多次諧波的抑制，并能夠自動適應(yīng)濾波元件參數(shù)的變化，具有良好的濾波效果。結(jié)論與展望無源電力濾波器以其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資少、運行可靠性高、運行費用低等優(yōu)點，成為電力系統(tǒng)中最普遍的諧波抑制設(shè)備。在濾波器參數(shù)設(shè)計時，必須建立一個完整、合理的綜合評價目標(biāo)，求解同時滿足各項要求的濾波器參數(shù)。本文對這一問題作了深入研究，所取得的主要研究成果總結(jié)如下：(1)理論分析了濾波器基本結(jié)構(gòu)及影響濾波性能的相關(guān)參數(shù)。分析了單調(diào)諧波濾波器、高通濾波器的結(jié)構(gòu)型式，工作原理。并剖析了影響單調(diào)諧濾波器、高通濾波器性能的參數(shù)，包括品質(zhì)因數(shù)、頻率偏移、無功補償容量、高通濾波器的截止頻率和功率損耗等。分析了系統(tǒng)諧波阻抗對濾波器性能的影響，提出了“濾波效益”這一指標(biāo)衡量濾波器諧波抑制性能；(2)研究證明了濾波器參數(shù)工程設(shè)計法的可行性。明確了濾波裝置的設(shè)計準(zhǔn)則、分析了濾波裝置設(shè)計方案的策略制定、并推導(dǎo)了電容最小容量安裝法、無功補償容量分配法及過電壓限制法的設(shè)計依據(jù)。實現(xiàn)了濾波器參數(shù)的工程設(shè)計，并在MATLAB對最小電容安裝法所設(shè)計的無源濾波器進(jìn)行了仿真，依據(jù)不同設(shè)計準(zhǔn)則驗證了濾波器的可行性；(3)由于通過工業(yè)設(shè)計所得到的單調(diào)諧濾波器在具體的電力諧波抑制中有可能出現(xiàn)失諧現(xiàn)象，針對單調(diào)諧濾波器在失諧的情況，提出了一種最佳偏調(diào)的單調(diào)諧濾波器設(shè)計方法，通過仿真實驗的出了，對電力調(diào)諧濾波器，在給定容量時運用標(biāo)幺值計算，得出最佳偏調(diào)諧設(shè)計方法的相對濾波器相對容量較小。以礦用提升設(shè)備整流器為非線性負(fù)載，搭建最小容量仿真模型。運用最佳偏調(diào)諧設(shè)計濾波器參數(shù)對其進(jìn)行仿真，得出最小容量設(shè)計法電壓、電流畸變率較低；(4)針對無源濾波器不能實現(xiàn)動態(tài)補償?shù)娜秉c，學(xué)習(xí)了解了很多克服這一缺點的方法，學(xué)習(xí)研究了可變電抗器與濾波電容器構(gòu)成的自動連續(xù)多調(diào)諧濾波器裝置，如晶閘管控制電抗器TCR，直流助磁式磁控電抗MCR，基于磁通補償?shù)目烧{(diào)電抗器，基于這些電抗器構(gòu)成的濾波裝置可以實現(xiàn)單個LC支路上多次諧波的抑制，并能夠自動適應(yīng)濾波元件參數(shù)的變化，具有良好的動態(tài)濾波效果。結(jié)合所取得的成果，認(rèn)為還有以下方面值得進(jìn)一步研究和探索：(1)非線性時變負(fù)載的存在及電網(wǎng)等效阻抗的變化，給無源濾波器優(yōu)化設(shè)計帶來了較大的困難，下一步應(yīng)該著重考慮在非線性時變負(fù)載及變化的電網(wǎng)情況下的無源電力濾波器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計；(2)本文側(cè)重研究了優(yōu)化濾波器自身參數(shù)對濾波器性能的影響，但并未對濾波器參數(shù)的外界參數(shù)對其性能的影響進(jìn)行重點分析，如無源濾波器的安裝位置對其濾波性能的影響這方面的問題值得進(jìn)一步的研究。致 謝 在本文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們致以深深的謝意。首先，感謝我的指導(dǎo)老師崔建明老師，因為本設(shè)計是在崔老師的悉心指導(dǎo)下完成的。崔老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，必將對我今后的工作和生活產(chǎn)生極大的影響。崔老師指引了我的設(shè)計的寫作方向和構(gòu)架，并對本設(shè)計進(jìn)行了認(rèn)真的批閱，他循循善誘的教導(dǎo)給予我無盡的啟迪。感謝在電氣工程專業(yè)學(xué)習(xí)期間所有傳授我知識的老師，是他們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是設(shè)計得以完成的基礎(chǔ)。在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個很大的突破。學(xué)會了怎么更好的處理知識和實踐相結(jié)合的問題?？傊?，此次設(shè)計的寫作過程，我收獲了很多，既為大學(xué)四年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。再次感謝在大學(xué)傳授給我知識以及給我?guī)椭凸膭畹睦蠋煟瑢W(xué)和朋友，謝謝你們。參考文獻(xiàn)[1]王兆安,楊君,1999:149 138162[2] 吳競昌,孫樹勤,:水利電力出版社，1998[3] ,13(1):5788 [4] 涂春鳴,羅安,22(3):1721[5] 許瑾 自動連續(xù)多調(diào)諧濾波器的研究．:1140[6] ．1997,21(11):4958 [7] 李達(dá)義，陳喬夫，23(2)2003:116120.[8], of Power System Analysis. 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