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谐波抑制和无功补偿毕业论文 目录 1绪论 1 1.1谐波的产生及危害 1 1.2谐波抑制与无功补偿的关系 2 1.3谐波的抑制 3 1.4本文的主要任务 5 2 交流无源滤波器原理及性能研究 6 2.1引言 6 2.2结构型式及其特性 6 2.2.1单调谐滤波器 7 2.2.2高通滤波器 8 2.3影响滤波器性能的参数研究 9 2.3.1影响单调谐滤波器性能的参数研究 9 2.3.2影响高通滤波器性能的参数研究 11 2.3.3系统等值谐波阻抗对滤波器参数的影响研究 13 2.4本章小结 14 3 滤波装置工程设计方法研究 15 3.1引言 15 3.2滤波装置设计准则 15 3.3设计步骤 16 3.4滤波装置设计方案的制定 17 3.5单调谐滤波器设计方法研究 18 3.6高通滤波器设计方法研究 22 3.7工程设计实例 24 3.7.1基于最小容量安装法设计电容器仿真研究 25 3.7.2补偿效果的分析 27 3.8本章小结 28 4单调谐滤波器的优化设计 29 4.1失谐对滤波器设计的影响 29 4.1.1失谐度与谐波电流的关系 29 4.1.2失谐对滤波性能的影响 30 4.1.3失谐对滤波元件参数的要求 30 4.2应对失谐的滤波器设计策略 31 4.2.1偏调谐设计策略 31 4.2.2单调谐滤波器的最佳偏调谐设计 32 4.2.3以滤波器容量最小为目标的偏谐率优化 32 4.2.4给定容量条件下以滤波效果最高为目标的偏谐率优化 33 4.3单调谐滤波器的设计与仿真 34 4.3.1谐波系统 34 4.3.2单调谐滤波器的仿真例证 35 4.4本章小结 38 5交流调谐滤波器改进方法的研究 39 5.1交流调谐滤波器的改进思路 39 5.2电抗器可调方案 39 5.3本章小结 41 6结论与展望 42 谢 辞 44 参考文献 45 1绪论 1.1谐波的产生及危害 电力系统中，谐波的定义是指对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解后，除了得到与电网基波频率相同的分量外，还有一系列大于基波频率的分量，这部分电量被称为谐波。近年来, 随着各种整流、换流设备、电弧炉、各种电力电子设备、非线性负荷以及多种家用电器和照明设备等的大量使用，电力系统的谐波问题随着电力电子装置的广泛应用变的越来越突出。相对传统的电路和电力调节装置，电力电子装置具有高功率因数、高功率密度、高可靠性及低噪音、维护成本低等优点，这种装置提高了电能的利用率，但是其本身的非线形使得电网电压和电流不再为正弦波，而是畸变为含有各次谐波的电压和电流。谐波电压和电流的出现，严重危害了功用电网及其他系统的正常工作。 谐波的危害主要体现在以下几个方面： (1)谐波对电网的影响 谐波电流在电网线路中会产生附加有功功率损耗。谐波电流虽然通常数值不大，但其频率较高，导线的集肤效应造成的谐波电阻较大，从而引起的附加损耗增加，降低了发电、输电及用电设备的效率。谐波电流中的无功分量同时会降低电网的功率因数 (2)引起过电压和过电流 谐波会引起电网局部的并联谐振和串联谐振，这种谐振会使谐波电流放大几倍至几十倍，从而危及电容器和其他供用电设备的安全运行。严重时会将电容器和电抗器烧毁。 (3)谐波对电机的危害 谐波对旋转电机会引起附加损耗和过热。谐波电流通过定子绕组由于集肤效应会造成谐波损耗。另外，谐波电流会产生与谐波频率相对应的旋转磁场，在转子绕组中感应出谐波电流，从而在转子中产生损耗和过热现象。谐波同时会引起机械振动，对电机也有很大的危害。其中，正负序的谐波电流在电动机中会产生N倍基频的谐波转矩，它的平均转矩虽然可以忽略，但其产生的脉动转矩会引起电机的机械振动和噪音谐波对变压器的影响主要是发生谐振时，电流过大，铁心严重饱和，可危及变压器的安全。谐波电流流过变压器，还会增加其铜耗和铁耗。 (4)谐波对继电保护和电力测量的影响 许多电能仪表和继电保护设备是针对正弦波及其过零点校验设计的，谐波容易引起继电保护和自动装置误动作或拒绝动作。不同类型的继电器设计性能和工作原理不同，故谐波的影响有较大差别。谐波对大多数继电器的影响并不大，但对部分晶体管型继电器可能有很大影响。在存在谐波的情况下，由于没有统一的表征功率的定义，同一仪表对同一电气量进行测量时，按照不同定义所的得的结果可能会相差20%~30%。另外，对于采用平均值测量法的仪表，由于需要按正弦波转换成有效值，当存在谐波时，结果有误差。 (5)谐波对通信系统的干扰 谐波干扰会引起通信系统的噪音，降低通信的清晰度，干扰严重时会引起通信信号的丢失。在谐波和基波共同作用下引起的电话铃响，甚至会危及设备和人身安全。 1.2谐波抑制与无功补偿的关系 现代电力配电网中谐波抑制和无功功率补偿不再是两个独立的问题，二者相互之间有非常紧密的联系，主要表现在