无源电力滤波器设计.ppt

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1、无源电力滤波器设计谭东旭2006年2月·珠海10/6/20211目录1.项目简介2.无源电力滤波器基础知识3.无源电力滤波器常见设计方法4.淮北项目无源部分设计及仿真5.无源电力滤波器软件包的设计构思10/6/20212项目简介淮北供电公司SVC工程采用TCR+PF+APF方式，实现动态的无功补偿,兼对谐波进行治理；系统构成：晶闸管控制电抗器（TCR）6kV动补SVC装置无源滤波器（PF）、有源滤波器（APF）控制系统及保护装置其中无源电力滤波器设置5次、7次、（11次支路）。10/6/20213项目简介淮北项目原理接线图10/6/20214项目简介新型并联混合型有源电力滤波器系统

2、构成和原理单相示意图10/6/20215无源电力滤波器基础知识几种常见无源电力滤波器原理电路图(a)单调谐滤波器；(b)双调谐滤波器；(c)双调谐带高通特性的滤波器；(d)一阶高通滤波器(e)二阶高通滤波器；(f)三阶高通滤波器；(g)C型高通滤波器实际应用中常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器组成滤波装置。10/6/20216无源电力滤波器基础知识单调谐滤波器滤波器对n次谐波（）的阻抗为：二阶高通滤波器其阻抗为：10/6/20217无源电力滤波器基础知识双调谐滤波器有两个谐振频率，同时吸收这两个频率的谐波，其作用等效于两个并联的单调谐滤波器。阻抗频率特性：优点：双调谐滤波器投资较

3、小，且基波损耗较小；缺点：其结构相对比复杂，调谐困难，故应用还较少。，10/6/20218无源电力滤波器基础知识无源电力滤波器的优缺点优点:具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等。缺点:易与电网阻抗发生谐振，不能实现动态补偿无功。无源电力滤波器是传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段10/6/20219无源电力滤波器设计方法无源电力滤波器设计方法分为：传统设计方法该设计方法仅对部分指标基于工程经验的近似求解，无法实现优化；即其LC参数的求取是通过反复计算和比较来实现的，以满足分组的无功补偿和谐波标准的要求，很难实现全局优化。最小容量优化设计多目标优化设计优化设计方法

4、自适应进化设计遗传算法设计改进的遗传算法设计、、、、、、根据具体应用条件和要求，依某一个或两个指标为目标，用非线性规划或遗传算法等进行优化设计，这些设计方法能实现一定程度的优化。10/6/202110无源电力滤波器设计方法传统设计方法参数选择合理应满足：技术要求（谐波电压、谐波电流、无功补偿容量）安全要求（电容器的过电压、过电流和容量平衡）反之，不但不能抑制还可能放大谐波，产生谐振。设计步骤准备设计的原始数据确定滤波装置的构成滤波装置中各滤波器的初步设计滤波装置的最后确定常见滤波支路的设计单调谐滤波器的设计二阶高通滤波器设计10/6/202111无源电力滤波器设计方法单调谐滤波器设

5、计失谐总的等值频率偏差或总失谐度式中，f=f-fn。最佳调谐锐度值需要选择最佳的品质因数，以保证滤波器对频率的选择性和滤波器在频漂及参数漂移下的滤波效果。最佳Q值为（一般约在30~60内）10/6/202112无源电力滤波器设计方法初步确定电容器参数按照无功补偿容量进行计算首先根据需要确定出系统所需要补偿的总基波无功Qc，按照一定的原则把总的无功分配的各个滤波支路，常见的分配原则有：1）按照谐波电流的大小进行分配2）按照无功平衡时电容器总安装容量最小的原则进行分配确定出各个滤波支路需要补偿的基波无功10/6/202113无源电力滤波器设计方法按照滤波电容器安装容量进行计算单调谐滤

6、波器安装容量S（n）为电容器的基波和谐波无功容量之和：该支路输出的基波无功容量为：在安装容量最小时，该支路输出的最小基波无功通过求极值得到为：一旦该支路需要出的基波无功确定，则滤波器的相关参数C、L、R就可以确定出来了。可求得10/6/202114无源电力滤波器设计方法按照电容器满足过电压、过电流要求和容量平衡选择电容器参数电容器电压校验公式为：电容器过电流校验公式为：电容器容量平衡关系为：为电容器的额定电压、额定电流、额定容量。按上述三个原则可确定三个电容器额定容量，取其中最大容量作为h次单调谐滤波电容器安装容量下限，从而可确定C、L、R。10/6/202115无源电力滤波器设计

7、方法按满足一定电压总谐波畸变率的要求，确定各个滤波器支路输出最小的基波无功设共需装设m个单调谐滤波器，最佳调谐锐度为q，h次谐波电压含有率设则滤波支路每相输出基波无功为：可在时，应取何值使最小的问题化为极值问题求解。从而确定，并进一步求得C、L、R。（i=1,2,…,m）10/6/202116无源电力滤波器设计方法二阶高通滤波器设计确定高通滤波器支路的基波无功容量为：其中，为系统需要补偿的总的无功功率；为单调谐支路的无功功率然后，再确定出电容器的额定电压，最后为了满足