【正文】 著廣泛的應(yīng)用前景 ??4 。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(dòng)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。安裝在這類非線性負(fù)載側(cè) 的無源電力濾波器，電壓等級(jí)常常為幾到幾十千伏。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(duì)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 。500 千伏， 1200 安培，1200 兆瓦。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(jí)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。并且隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟，混合型電力濾波器 ——無源與有源濾波器技術(shù)的結(jié)合己經(jīng)日趨完善，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。 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。無源濾波器設(shè)計(jì)通常并不復(fù)雜，但其設(shè)計(jì)卻需要考慮多種經(jīng)濟(jì)技術(shù)和安全因素，單憑一個(gè)指標(biāo)難以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各個(gè)指標(biāo)，是典型的多目標(biāo)、非線性優(yōu)化問題；若處理不當(dāng)，極易造成濾波效果不佳、初期投資增加、系統(tǒng)無功功率過補(bǔ)償?shù)炔涣己蠊?，甚至?dǎo)致無源濾波器與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串、并聯(lián)諧振而造成損壞，加之電網(wǎng)電抗及頻率攝動(dòng)以及濾波裝置投切瞬間浪 涌電流的作用，極可能使電網(wǎng)中諧波放大，可能造成某次濾波通道燒毀、甚至整個(gè)濾波裝置自身難以投切的嚴(yán)重后果。相對(duì)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(duì)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。其中，無源電力濾波器、有源電力濾波器對(duì)各種諧波源都是適用的，而改造諧波源的方法，只適用于本身為主要諧波源的電力電子裝置。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 。最后，分別在不同的系統(tǒng)參數(shù)下，對(duì)無源和有源濾波器的補(bǔ)償效果進(jìn)行了分析。 本文以某礦井直流提升系統(tǒng)為研究背景，對(duì)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(duì)在不同的頻率下仿真的結(jié)果 進(jìn)行了比較。 詳細(xì)分析各種無源電力諧波器結(jié)構(gòu)和工作原理，并在其基礎(chǔ)上對(duì)影響濾波器性能的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了深入分析，重點(diǎn)研究了等值頻偏、品質(zhì)因數(shù)、無功補(bǔ)償容量特性及系統(tǒng)諧波阻抗對(duì)單調(diào)諧濾波器和高通濾波器性能的影響。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。 完 成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。對(duì)濾波系統(tǒng)主回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 掌握無源濾波器的相關(guān)理論、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟。 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。 學(xué)習(xí) MATLAB/Simulink 以及 Simpowerblokset 的相關(guān)知識(shí)。以礦井變電站的諧波抑制為目標(biāo)，對(duì)濾波方案及其適應(yīng)性進(jìn)行仿真分析。 掌握有源濾波器的諧波檢測方法和補(bǔ)償電流的控制方法，并進(jìn)行仿真分析。 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(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量又提出了更高的求。本文對(duì)無源電力濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法與仿真進(jìn)行了研究。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。然后又 對(duì)單獨(dú)使用的并聯(lián)型有源濾波器進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)和仿真 ，簡單研究了諧波電流檢測方法和補(bǔ)償電流發(fā)生電路，對(duì)不同頻率下仿真進(jìn)行了比較 。 關(guān)鍵詞：諧波； LC 濾波器； 仿真； 有源濾波器 ABSTRACT Widerange application of nonlinear load has brought serious harmonic pollution to power grid,as well as a series of power quality ,some sensitive load has tougher and tougher requirement on power ,Passive power filter(PPF)is most widely used as harmoniceliminating device in power system,because of simple configuration,low investment,high reliability,and low operation paper perates on a profound and detailed study on the parameter design of PPF. First,this paper analyses the configuration and working principle of ,a thorough analysis is conducted on the factors which are related to the filter’s characteristics,including the effects of equivalent frequency offset,quality factor,reactive power capacity of the single tuned filter(STF)and high pass filter(HPF),the system equivalent harmonic impedance the foundation of designing filter,this step would supply the design principles for the ing engineering design methods and multiobjective optimization. With the researching background of a certain DC mining hoist system, the characteristics of the harmonic source are ana lyzed theoretica lly, which are also analyzed by mea ns of simulation based on MATLAB. Then according to different distribution scheme of pensation capacity, the thesis designs LC filter and makes parisons through simulation. This thesis designs the parameters of the merely using shunt active power filter and makes simulation. Keywords: Harmonic； LC filter； simulation； active power filter 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................... 1 課題背景及研究目的 ................................................................................................. 1 無源濾波器 ............................................................................................................... 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 .........