摘 要

随着国民经济的飞速发展，大量非线性电力设备投入使用，使大量谐波注入电网，严重影响了供电的电能质量。为了尽量消除谐波的不利影响，装设滤波补偿装置成为了重要手段之一。其中的单调谐滤波器具有滤除特定次数谐波的功能。它具有结构简单，投资成本低，容量大等优点。

本文首先介绍单调谐滤波器的国内外发展现状及关键技术，接着对谐波进行了简单的介绍与分析，列出了公用电网谐波限值标准。 引出单调谐滤波原理后，详细说明了单调谐滤波器的设计原则和方法。为了改善在失谐情况下滤波支路的滤波效果，将调谐支路的固定电抗器替换为可控电抗器与固定电抗器的串联，以期改善滤波效果。最后用PSCAD软件，以六脉波整流电路作为谐波源，分别对不添加滤波支路、用固定电抗器滤除5次谐波以及添加可控电抗器滤除5次和7次谐波的滤波仿真电路进行验证分析。

关键词：谐波 单调谐滤波器 可控电抗器 PSCAD仿真

Abstract

With the rapid development of the national economy, a large number of non-linear electrical equipment put into use, so that a large number of harmonics injected into the grid, seriously affecting the quality of power supply. In order to try to eliminate the adverse effects of harmonics, the installation of filter compensation device has become an important means. single-tuned filter can filter out a certain number of harmonic functions. single-tuned filter has some advantages such as simple structure, low investment cost, large capacity and so on.

This paper introduces the single-tuned filter and key technology development situation at home and abroad, then for a brief introduction to harmonic analysis and lists the utility grid harmonic limits standard. After leading single tuned filter principle, we described the design principles and methods of single-tuned filters in detail. In order to improve the situation in the detuned filter branch of filter effects, tuning branch fixed reactor replaced controllable reactor in series with the fixed reactor, in order to improve the filtering effect. Finally use PSCAD software, regard 6-pulse rectifier circuit as a harmonic source, respectively, do not add filter branch, fixed chokes to filter the fifth harmonic and add controllable reactor filtered 5th and 7th harmonics filter simulation circuit verification analysis.

Keywords: single-tuned filter, controllable reactor, harmonic, PSCAD simulation

目录

摘要 1

Abstract 2

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 研究的关键技术及难点 3

1.4 论文的主要工作 3

第2章 电力系统谐波分析 5

2.1 谐波的基本原理 5

2.2 公用电网谐波标准 7

2.3 单调谐滤波器的结构和基本原理 9

2.4 本章小结 11

第3章 单调谐滤波器的设计 12

3.1 单调谐滤波器的设计准则 12

3.2 单调谐滤波器的设计方法 12

3.2.1 准备设计的原始数据 12

3.2.2 确定滤波装置的方案 13

3.2.3 滤波参数的初步设计 13

3.2.4 滤波参数的检验 13

3.3 单调谐滤波器参数选择方法的研究 14

3.3.1 单调谐滤波器的失谐 14

3.3.2 单调谐滤波器参数选择方法 15

3.4 可控单调谐滤波器 17

3.5 本章小结 18

第4章 基于可控电抗器的单调谐滤波器的PSCAD仿真 19

4.1 可控电抗器的控制原理与仿真电路 19

4.2 FFT检测法 20

4.3 滤除5次谐波的单调谐滤波器的仿真设计 20

4.4 滤除5、7次谐波的可控单调谐滤波器的仿真设计 24

4.5 本章小结 27

第5章 结论与展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

致谢 29

参考文献 30

第1章 绪论

• 1. 研究的背景及意义

电力系统运行时，为了保证电能质量，传输的电能应该满足对电压幅值、频率、电压三相不平衡以及电压波动和谐波和间谐波等电能质量国家标准。简单来说，只有频率不变，电压和电流保持标准的正弦波形时，电力系统才能稳定运行，保证电能传输效率。在电力系统中，电压与电流波形失真的现象早有发生，但由于当时系统结构以及容量的方面的原因，它并没有造成严重的危害。随着近代工业的不断发展，在工业和农业生产、家庭生活以及在电力系统的发电、输电、配电中，应用了越来越多的电力电子装置。这些非线性负载的广泛应用带来了极大的方便了人们，也使谐波污染治理问题被排上了日程表。

谐波注入电网，使公众电网电压畸变，对电网的稳定性和系统的经济运行构成威胁,甚至会损坏电力系统中的电力设备。例如，变压器和电动机绝缘游离（局部放电）过程的产生与发展与电压波形失真关系密切，这会缩短设备的使用寿命，降低绝缘介质强度，带来安全隐患。

电力系统所产生的畸变电流电压波形主要含有3、5、7、11、13次谐波。而工业负载主要含有5、7、11、13次谐波。