【正文】 電容器安裝容量法第2章提到，當高通濾波器電路中電阻很大時，其特性與單調諧濾波器相似。而 （327）得 （328） （329）初步確定電容參數后，可根據式(330)及(331)確定濾波器電抗器、濾波器電阻的參數。單調諧濾波器中，由于有串聯電抗器，電容器承受的基波電壓，要比母線運行電壓(相電壓)高，設運行電壓上限值為，則 （320）考慮到得 （321）為了初步選擇電容器參數，可作如下假定：(1)諧波源電流不放大且全部通過相應濾波器；(2)濾波器處在全諧振狀態(tài)，即呈純電阻狀態(tài)；(3)電容器中僅通過基波電流和本次諧波電流。其次，將總的無功補償容量分配到各調諧及高通濾波器上。因此，在確定濾波電容器參數時，常常根據其無功補償容量，初步確定電容值，從而確定濾波器參數。在調諧回路中除了通過諧波電流外，還通過由引起的基波電流，為 （36）對于濾波電容器，因為有和通過，它的安裝容量應該是基波無功容量和諧波無功容量之和，即 （37）對于濾波器支路，輸出的基波無功容量為 （38）由(36)、(38)，可將(37)式改寫為 （39）取基準功率，則(39)可寫成 （310）由上式可以導出當時，電容器的安裝容量最小，其值為 （311）根據式(311)和(38)，可以得出 （312）得 （313）取交流系統(tǒng)的統(tǒng)一基準值，則 （314）便是按最小濾波電容器容量要求決定的電容量，可作為初值設計單調諧濾波器。最小電容器安裝容量法已知諧振次數為n的單調諧濾波器具有下列關系： （35）由于系統(tǒng)的諧波電壓最終將限制在很小的數值。在工程實踐中，常常先初選若干種濾波裝置的方案，接著確定濾波裝置參數，然后用仿真和計算的方法，計算投入濾波裝置后，從濾波特性（母線的諧波電壓含量、總畸變率和注入系統(tǒng)的諧波電流）、經濟性（投資、損耗）、無功補償、安全性（過電壓、過電流和容量平衡）等多方面對初選的各種方案進步選拔，最終確定最經濟、最實用、最合理的濾波方案。其中，為無功補償電容器的電容量，而為系統(tǒng)諧波等值阻抗。第一組單調諧濾波器由組成，第二組單調諧濾波器由組成，上標T代表調諧濾波器(Tuned filter)。，為濾波裝置的典型結構圖。對于非特征的3次諧波是否要設濾波器，應根據3次諧波電流的大小，以及是否可能發(fā)生3次諧波諧振(即3次諧波電壓過高)來決定(后者應待濾波裝置參數初步選定后才能確定)。例如六相整流負荷可以設5次、7次、11次等單調諧濾波器。單調諧濾波器應根據諧波源大小，所產生的主要特征諧波電流來考慮。在確定濾波裝置的基本參數后，需確定濾波裝置的方案。例如，在某些工程中，將流經各濾波器的諧波電流增大10％來考慮背景諧波的影響。由于交流系統(tǒng)中可能存在其它諧波源，它們會在濾波器中流過附加的諧波電流，因此設計濾波器時應該考慮這些背景諧波的影響。對于附加電阻器，主要校驗其包括基波和諧波在內的功率損耗；對于電抗器，主要按其承載電流來校驗。譬如，電壓、頻率及其變化范圍，系統(tǒng)諧波阻抗特性，系統(tǒng)背景諧波等；(2)調查用戶負荷特性，如負荷性質（尤其是諧波源負荷性質）、負荷運行工況、實測負荷諧波電流和母線電壓諧波水平；(3)協商濾波器的濾波指標和無功補償要求；(4)初步確定濾波器的型式、并聯支路個數、無功補償解決方式；(5)建立配電系統(tǒng)諧波分析等值電路；(6)根據濾波性能要求，從濾波元件安全角度及基波無功補償要求確定濾波器容量和濾波電容；(7)根據調諧關系確定濾波電感和電阻（或品質因數）；(8)依據等值電路，完成配電系統(tǒng)諧波分析和仿真，計算濾波性能指標，進行濾波元件安全性校驗，然后，根據差距反復進行調整。濾波器參數設計首先是由外在條件確定濾波電容器的容量，然后按照調諧條件等確定濾波電感和濾波電阻（或品質因數）。濾波器之間的相互影響 濾波裝置中的各濾波器之間是相互影響的。無功補償容量由于濾波裝置在基波下呈電容性，它可兼作無功補償裝置，所以濾波裝置的設計應該與無功補償問題結合起來考慮。其結構比較復雜，因此，從滿足技術要求的角度來說，往往有多種不同的濾波裝置方案。據某些典型工程報導，濾波裝置約占換流站總投資的20％。對于高壓線路對通信的干擾，則通常采用等值干擾電流或采用作為指標。單次諧波電流正弦波形畸變率 （32）式中為注入交流系統(tǒng)的基波電流有效值；為注入交流系統(tǒng)的第n次諧波電流有效值。以下簡要介紹在濾波器設計過程中，需要遵循和考慮的一些因素。本章中首先將介紹濾波器工程設計的基本準則、設計前所需的原始數據、設計方案的確定（裝設幾組濾波器，單調諧還是高通濾波器）；在確定濾波方案后，對無功補償容量分配法、最小電容安裝容量法、過電壓限制法等方法的單調諧濾波器、高通濾波器的設計進行了分析；最后，運算得出基于無功補償容量分配法、最小電容安裝容量法等工程方法的參數設計。濾波裝置設計時，常常先擬定若干種濾波器組合方案，再通過技術性、經濟性分析進行設計。3 濾波裝置工程設計方法研究濾波裝置的設計是一個較復雜的問題。本章首先詳細分析了單調諧濾波器、二階高通濾波器的結構型式和工作原理，并給出了其頻率阻抗關系；其次分析了影響單調諧濾波器、高通濾波器工作性能的參數，其中包括等值頻偏、調諧銳度、截止頻率（高通濾波器）等；并對諧波阻抗對濾波器諧波抑制性能的影響進行了分析。此時，系統(tǒng)與濾波器對諧波電流分流；(4)當時。此時，諧波源電流將全部流入濾波器，沒有諧波流入系統(tǒng)。(1)當時， 。流入濾波器的n次諧波電流與總諧波電流之比為流入濾波器的n次諧波系數: （218）,是一組用于表示濾波器濾波效益好壞的重要指標，對于濾波器的性能評價起著重要的作用。因此，值就是濾波器濾波效益好壞的一個指標。濾波器與系統(tǒng)等值電路在分析諧波源對濾波器及系統(tǒng)的影響時，不考慮系統(tǒng)原有基波恒壓源的作用，將濾波器以外的支路并聯，作為系統(tǒng)等值諧波阻抗。濾波的目的是為了抑制交流系統(tǒng)中的諧波電壓或流入系統(tǒng)的諧波電流，因此還須考慮到系統(tǒng)阻抗對濾波的影響。不同的值，影響高通濾波器的阻抗頻率特性。所以這樣定義的高通濾波器的Q值，也是用來表示濾波器的調諧銳度。因此有但注意，在高通濾波器所定義的值與單調諧濾波器中定義的值不同，但是用Q值反映濾波器的調諧銳度則是一致的。在上式中，Q值和n有關。通常截止頻率 （211）對應的截止諧波次數為式中為基波頻率。當頻率時，濾波器阻抗明顯增加，使低次諧波電流難以通過，此頻率稱為截止頻率。一般最佳Q值在3060之間。當時，或，此時，濾波器阻抗完全呈阻性，對于頻率不敏感，無法起到對于特定次諧波濾除的作用。但在頻率發(fā)生偏移時，濾波器阻抗變化比較大，在較小頻偏率下，濾波器性能會發(fā)生較大的變化。當時，R→0。由式(26)可以得出 （27）同時，考慮頻偏，由(21)、(23)、得 （28）在頻率偏差不大的范圍內，可以近似地認為 （29） (210)由濾波器阻抗模的表達式(210)，可以得出不同的品質因數下，單調諧濾波器的頻偏—阻抗特性曲線。調諧銳度對濾波器性能的影響分析定義，在諧振頻率下L或C的電抗與R之比 （26）其中，Q稱為濾波器的調諧銳度，或電感線圈的品質因數。電感值的偏差與電抗器制造誤差及電感量的調整方式（抽頭調節(jié)或是連續(xù)調節(jié)）等有關。實際上對于因溫度影響使濾波器參數變化而造成的失諧，可以隨季節(jié)變化改變元件參數，使濾波器調諧在所要求的諧振頻率附近盡可能小的范圍內。在濾波器設計中，常將由參數偏差ΔL和ΔC所引起的諧振頻率相對變化量，應用諧振頻率與LC乘積的平方根成反比的關系，等效地近似處理為系統(tǒng)頻率的偏差，從而得出總的等值頻率偏差或總失諧度 （25）式中 通常電網頻率最大變化范圍為177。當考慮失諧因素時，很明顯，濾波器的性能將不能像前面所說的那樣簡單地僅由諧振頻率下的阻抗來決定，而必須考慮諧振頻率附近的阻抗特性。等值頻偏對濾波器性能的影響分析在電力系統(tǒng)運行過程中，實際頻率與其額定值總有一定偏差，因而使各次諧波頻率發(fā)生相應的偏移。本節(jié)將對影響濾波性能的參數進行探討。對于低次諧波電流，電容元件呈高阻抗特性，因此低次諧波電流無法通過；對于中頻諧波電流，電容元件與電感元件調諧，構成低阻抗回路，因此次中頻諧波電流通過；對于高次諧波電流，電容元件與電阻元件構成一階高通濾波器，對高次諧波呈低阻抗特性，使其通過?？梢钥闯觯咄V波器在高于某個頻率之后很寬的頻帶范圍內呈低阻抗特性()，用來吸收若干較高次的諧波，為截止頻率對應的諧波次數。二階高通濾波器，阻抗與頻率之間的關系為[5]： （22） 從二階高通濾波器的結構和以上的阻抗表達式均可看出，當R→∞時，高通濾波器將轉化成單調諧濾器，其諧振頻率為；當ω→∞時，=R，濾波器的阻抗為R所限制。通常R取值較小時，該次諧波電流將通過低值電阻R分流，使注入交流系統(tǒng)的諧波電流較小，從而使相應的諧波電壓大為降低，達到對該次諧波進行抑制的目的。當時，呈容性；而當時，呈感性。在諧振角頻率時，電容的容抗與電感的感抗大小相等，此時電容、電感相應的電抗值。，由電容器C 、電抗器L、電阻R串聯而成。工程上實用的無源濾波裝置一般由一組或數組單調諧濾波器組成，每組單調諧濾波器調諧于需要濾除的諧波頻率上或者諧波頻率附近，當需要濾除更高頻率的諧波電流而幅值又較小時可以再加一組高通濾波器。在濾波器設計時，應充分考慮以上參數對濾波器的影響。這些問題將在本章進行分析。在基波下，濾波器通常呈容性，除了起濾波作用外，還可兼顧無功補償的需要。濾波裝置通常由若干個無源濾波器并聯而成，每個濾波器在一個諧波頻率附近或者在某一個頻帶內呈現低阻特性，從而吸收諧波電流，使流入交流系統(tǒng)的諧波電流減小，達到抑制諧波的目的。對配電系統(tǒng)加入補償裝置前后分別進行仿真分析，從配電系統(tǒng)電流波形上對比分析加入補償裝置前后對配電系統(tǒng)的影響。重點研究無源濾波器，對無源濾波器的性能進行研究，無源濾波器的優(yōu)缺點，以及研究影響無源濾波器性能的各種因素，并運用傳統(tǒng)的工業(yè)設計法設計無源濾波器。對無功功率補償與諧波抑制方法進行理論分析，包括諧波畸變波形時域分析，正弦波形畸變指標，電力系統(tǒng)的主要諧波源，諧波對電力系統(tǒng)的危害和影響，電網諧波的指標等。由于其中有電容器，所以可以實現濾波兼并補雙重作用。這類濾波器目前僅有小容量的裝置投人使用，尚須進一步研究。從工作原理來看，濾波裝置可分為兩類。但目前國內的有源濾波器還處于研發(fā)階段技術還不夠成熟，應用的有源濾波器大都是國外進口產品，如ABB公司，價格昂貴，只有少數的工廠和企業(yè)在用。(6)既可對一個諧波和無功源單獨補償，也可對多個諧波和無功源集中補償。(4)受電網阻抗的影響不大，