逆變器輸出濾波器設(shè)計(jì)及電感分析研究【完整版】

逆變器輸出濾波器設(shè)計(jì)及電感分析研究【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實(shí)際需要修訂后使用,可編輯放心下載）

長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文逆變器輸出濾波器設(shè)計(jì)及電感分析研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名譚匾堊導(dǎo)師姓名及職務(wù)奎瞳撿教援培養(yǎng)單位籃迦堡工太堂學(xué)科專業(yè)電左丞統(tǒng)區(qū)墓自動(dòng)絲論文提交日期圣Ｑ??！生壘月論文辯論日期圣Ｑ！！生墨目辯論委員會(huì)主席ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＩｎｖｅｒｔｅｒ’ＳｏｕｔｐｕｔｆｉｌｔｅｒａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＩｎｄｕｃｔｏｒＢｙＴＡＮＬｉｐｉｎｇＢ．Ｅ．〔ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ〕２０００ＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎＰａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＩｎＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＬｉＸｉａｏｓｏｎｇＡｐｒｉｌ，２０１１長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重?鰨核式壞穆畚氖潛救嗽詰際Φ鬧傅枷露懶⒔醒芯克〉玫難芯砍曬３宋鬧刑乇鵂右員昝韉哪諶萃猓韭畚牟話ㄆ淥鋈嘶蚣逡丫⒈砘蜃吹某曬髕貳６員疚牡難芯孔齔鮒匾畢椎母鋈撕圖澹言諼鬧幸悅魅販絞獎(jiǎng)昝鰲１救送耆饈兜獎(jiǎng)舊韉姆珊蠊殺救順械！?作者簽名：日期：切ｌｆ年夠月哆日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)長(zhǎng)沙理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或局部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文收錄到?中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)?，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)公眾提供信息效勞。本學(xué)位論文屬于１、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。２、不保密團(tuán)?！舱?qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)的方框內(nèi)打“√〞〕作者簽名：褲嘲日期：訓(xùn)年礦月易同，日期ｑ，，『年５月２／壚跏獬。而瞇ｙｊ｜＾ｌｆ＾／摘要隨著新能源的不斷開(kāi)發(fā)和分布式發(fā)電系統(tǒng)的推廣以及不間斷電源〔ＵＰＳ〕的應(yīng)用，作為它們核心技術(shù)的逆變器開(kāi)始受到關(guān)注。但是由于逆變器固有的特性，導(dǎo)致其輸出電壓中含有較多的高次諧波分量。如何減少逆變器中的輸出諧波含量，這一直是逆變器研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。除了從逆變器本身上來(lái)進(jìn)行優(yōu)化以外，就是ＬＣ濾波。在ＬＣ濾波器中，電感是必不可少的重要元件之一，電感性能的好壞直接影響到濾波的效果。所以在研究ＬＣ濾波器時(shí)，對(duì)濾波電感進(jìn)行分析這也是一個(gè)重要的課題。本文首先論述了逆變器輸出端濾波器的研究背景，ＬＣ濾波器的研究的現(xiàn)狀以及存在的難點(diǎn)；介紹了逆變器的原理分類以及應(yīng)用的范圍。并對(duì)單相和三相逆變器進(jìn)行了詳細(xì)的諧波分析，該分析內(nèi)容用Ｍａｔｌａｂ進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，另外提出了一種基于巴特沃思型傳遞函數(shù)的濾波器設(shè)計(jì)方法，并用仿真軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，證明此濾波器的設(shè)計(jì)方法可行。最后通過(guò)對(duì)磁芯材料的分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形電感，并通過(guò)計(jì)算分析得出其相應(yīng)的參數(shù)。關(guān)鍵詞：逆變器ＬＣ濾波器濾波電感設(shè)計(jì)ＭＡＴＬＡＢ仿真ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｎｅｗｅｎｅｒｇｙ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｔｈｅｗｉｄｅｕｓｅｏｆＵＰＳ，ａｓｔｈｅｉｒｃｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｂｅｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｂｕｔｉｎｖｅｒｔｅｒｈａｓｉｔｓｏｗｎｉｎｈｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔａｉｎｓｍｕｃｈｍｏｒｅｈｉｇｈｓｅｃｏｎｄａｒｙｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｈｏｗｔｏｍａｋｅｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｅｎｔｌｅｓｓｈａｒｍｏｎｉｃ，ｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｈｏｔｔｏｐｉｃ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｆｒｏｍｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄｉｎｓｔａｌｌｔｈｅｏｕｔｐｕｔＬＣｆｉｌｔｅｒｄｅｖｉｃｅ．ＳｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｅｒｍｉｎａｌｆｉＩｔｅｒｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒ．ＩｎＬＣｆｉｌｔｅｒ，ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｉＳｏｎｅｏｆｔｈｅｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｎｄｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｈａｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．ＳｏｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅＬＣｆｉｌｔｅｒ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｉｌｔｅｒｉｎｇｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ，ｉｔｉｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅ．Ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｉｒｓｔｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｔｅｒｍｉｎａｌｆｉｌｔｅｒ，ＬＣｆｉｌｔｅｒｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｈａｐｔｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅｔｈｉｒｄｃｈａｐｔｅｒｏｆｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａ?螅?ａｎｄｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒｃａｒｒｉｅｄｏｎｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｈａｒｍｏｎｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＭａｔｌａｂ．Ｔｈｅｆｏｕｒｔｈｃｈａｐｔｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｂａｒｔｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｏｔｉｏｎｏｆｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｐｒｏｏｆｔｈｉｓｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｅｆｉｆｔｈｃｈａｐｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｄｅｓｉｇｎａｌｏｏｐｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｃｏｉｌ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｎｇｇｅｔｓｏｍｅｐａｒａｍｅｎｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＣＦｉｌｔｅｒ，ＦｉｌｔｅｒＩｎｄｕｃｔｏｒ目錄摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ＩＡＢＳＴＲＡＣＴ……………………．ＩＩ第１章緒論………………………．Ｉ１．１背景………………………．．１１．２諧波問(wèn)題及其研究現(xiàn)狀……………．２１．３諧波抑制的研究現(xiàn)狀…………………４１．４逆變器輸出諧波抑制策略以及存在的難點(diǎn)………………．．６１．５本文研究的內(nèi)容及其成果…………７第２章逆變技術(shù)簡(jiǎn)介………．８２．１逆變技術(shù)開(kāi)展的過(guò)程與現(xiàn)狀……………………８２．２逆變技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域…………………９２．３逆變器的分類及主要技術(shù)指標(biāo)…………………１０２．４脈寬調(diào)制的工作原理………………．Ｉ１２．５并網(wǎng)型逆變技術(shù)……………………．．１２２．６小結(jié)………………………ｌ７第３章基于ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬｌＮＫ逆變電路諧波仿真分析…………．１８３．１ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ簡(jiǎn)介……………ｌ８３．２逆變器輸出電壓波形的技術(shù)指標(biāo)……………．．１９３．３逆變電路輸出電壓諧波分析…………………一２０３．４小結(jié)………………………３Ｉ第４章逆變器輸出濾波器分析與設(shè)計(jì)……３２４．１濾波器介紹……………．３２４．２濾波器設(shè)計(jì)……………．３６４．３設(shè)計(jì)實(shí)例………………．．３９４．４仿真分析及討論……………………．．４ｌ４．５本章小結(jié)………………．．４６第５章濾波電感的設(shè)計(jì)……………．４７５．１磁性材料簡(jiǎn)介…………４’１５．２電感器設(shè)計(jì)……………．５２５．３基于ＰＯＣＯ磁性選型軟件核算…………………。５８５．４小結(jié)………………………６１第６章總結(jié)和展望…………．．６２參考文獻(xiàn)…………………………６３·ｊｌ受謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６６附錄Ａ〔作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文〕……………６８第１章緒論１．１背景隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活水平的不斷提高，除了需要電能成倍增長(zhǎng)外，對(duì)供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來(lái)越多，電力質(zhì)量〔ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ〕受到人們的日益重視。逆變技術(shù)的出現(xiàn)為解決目前存在的供電質(zhì)量問(wèn)題提供了一種有效的途徑。逆變技術(shù)的作用是電能質(zhì)量較差的電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苜|(zhì)量較高、能滿足用戶負(fù)載對(duì)電壓和頻率要求的交流電能。它接在電網(wǎng)與用電設(shè)備之間，可以有效的屏蔽電網(wǎng)的各種干擾、噪音和瞬態(tài)變化，為用電設(shè)備提供頻率和電壓穩(wěn)定、干凈、純粹的正弦交流電源。由于全球?qū)δ茉炊倘眴?wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷提高，以及人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，各種利用可再生能源〔ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙ〕的發(fā)電設(shè)備獲得了迅猛的開(kāi)展。目前，大電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)的結(jié)合〔如圖１．１〕，被世界許多能源和電力專家公認(rèn)是節(jié)省投資，降低能耗、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性的主要方式，是２ｌ世紀(jì)電力工業(yè)的開(kāi)展方向。此外，現(xiàn)在世界各國(guó)都在提倡“綠色環(huán)保〞，而我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)電對(duì)環(huán)境造成了很大的破壞，采用分布式發(fā)電，充分利用各地豐富的“清潔能源〞，這對(duì)于我國(guó)可持續(xù)開(kāi)展的戰(zhàn)略具有重大意義。分布式發(fā)電除了采用傳統(tǒng)能源，例如水力、煤炭、石油和原子能外，還廣泛采用了新型替代能源。目前公認(rèn)的幾種常用而且本錢較低的系統(tǒng)是風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、光電池、微型氣輪機(jī)、燃料電池。在這些新型分布式發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子設(shè)備在能量的變換中起到了極其重要的作用。而這些電能轉(zhuǎn)換裝置的核心部件是逆變器。童泣總線１０ｋＶ母線｜．霉日匿卜圖卜１分布式發(fā)電系統(tǒng)但是由于逆變技術(shù)本身的原理決定著逆變器的輸出含有大量的諧波，這樣將給電網(wǎng)帶來(lái)很大的污染。因此有必要對(duì)ＳＰＷＭ逆變器的輸出端濾波器進(jìn)行研究。在濾波器中，電感是不可缺少的重要元件之一，電感性能的好壞直接影響到濾波的效果。所以在研究濾波器時(shí)，有必要研究它普遍用到的濾波電感。１．２諧波問(wèn)題及其研究現(xiàn)狀理想的的電壓或電流應(yīng)該是工頻基波電壓或電流，其輸出波形是嚴(yán)格按照正弦規(guī)律變化的光滑曲線。諧波是指電壓或電流中含有頻率高于工頻的成分，諧波伴隨著電網(wǎng)的開(kāi)展而一直存在，但是由于早期的電力諧波并沒(méi)有對(duì)電能的使用造成危害，諧波問(wèn)題沒(méi)有引起人們的關(guān)注。隨著隨著電力電子技術(shù)的飛速開(kāi)展，各種功率開(kāi)關(guān)器件以及其他非線性負(fù)載得到了廣泛應(yīng)用，這一方面給電能變換帶來(lái)了方便并提高了變換效率；另一方面也導(dǎo)致諧波大量注入電網(wǎng)，使諧波對(duì)電網(wǎng)的污染日趨嚴(yán)重，電能質(zhì)量急劇下降。如何抑制電網(wǎng)諧波，改善電能質(zhì)量成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。諧波電流和諧波電壓對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，由諧波引起的各種故障和事故不斷發(fā)生，如：湖南漣鋼ｌ９９８年７月，因５次諧波超標(biāo)，導(dǎo)致豹南山ｌｌ０ＫＶ變電站停電１６小時(shí)；由于電氣化鐵路產(chǎn)生的負(fù)序電流和諧波電流的影響，鄭州電網(wǎng)繼電保護(hù)誤動(dòng)，致使京廣線中斷數(shù)小時(shí)。因此，諧波危害的嚴(yán)重性已引起了人們的高度重視。諧波電流、電壓對(duì)電力系統(tǒng)和用戶的影響及危害，概括起來(lái)，大致有以下幾個(gè)方面?！玻薄持C波對(duì)公用電網(wǎng)的污染諧波對(duì)公用電網(wǎng)波形的污染使電能質(zhì)量惡化，如果公用電網(wǎng)的諧波特別嚴(yán)重，那么不但使接入該電網(wǎng)的用電設(shè)備無(wú)法正常工作，甚至?xí)斐晒收?，使電網(wǎng)供電中斷?！玻病持C波對(duì)電力電子設(shè)備的危害ａ、諧波電流注入變壓器，尤其是其中的３次以及３的倍數(shù)次諧波侵入三角形連接的變壓器時(shí)，會(huì)在其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱。這樣將使得變壓器的銅耗和鐵耗增多，噪聲增大。ｂ、諧波將會(huì)加速電容器老化，由于電容器對(duì)電力諧波阻抗很小，諧波電流疊加在電容器的基波上，使電容器電流變大、溫度升高、損耗系數(shù)增大、附加損耗增加，從而縮短電容器的使用壽命。嚴(yán)重時(shí)將引起電容器過(guò)負(fù)荷甚至爆炸，影響電力系統(tǒng)平安運(yùn)行。ｃ、諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，將會(huì)增加附加損耗。國(guó)際上一般認(rèn)為電動(dòng)機(jī)在正常持續(xù)運(yùn)行條件下，電網(wǎng)中負(fù)序電壓不超過(guò)額定電壓的２％，如果電網(wǎng)中諧波電壓折算成等值基波負(fù)序電壓大于這個(gè)數(shù)值，那么附加功耗明顯增加。其次諧波還會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱、產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。ｄ、諧波將增加輸電線路功耗、易使電纜線路產(chǎn)生諧振過(guò)電壓擊穿絕２緣而損壞如果電網(wǎng)中含有高次諧波電流，那么，高次諧波電流會(huì)使輸電線路功耗增加。如果輸電線是電纜線路，與架空線路相比，電纜線路對(duì)地電容要大ｌ０～２０倍，而感抗僅為其ｌ／３～ｌ／２，所以很容易形成諧波諧振，造成絕緣擊穿。〔３〕諧波將會(huì)影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置動(dòng)作的可靠性。諧波干擾疊加到極低的整定值上，那么可能會(huì)引起負(fù)序保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，影響電力系統(tǒng)平安。同時(shí)諧波諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確?！玻础持C波干擾通信系統(tǒng)的工作。電力線路上流過(guò)的３、５、７、１ｌ等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過(guò)磁場(chǎng)耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)鈴響，甚至在極端情況下，還會(huì)威脅通信設(shè)備和人員的平安?！玻怠持C波對(duì)ＩＴ設(shè)備的危害。諧波會(huì)使電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的圖形畸變，畫(huà)面亮度發(fā)生波動(dòng)變化，并使機(jī)內(nèi)的元件出現(xiàn)過(guò)熱，使計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤。由于諧波給用電設(shè)備造成很大的危害，很多國(guó)家都制定了限制諧波的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)〔ＩＥＣ〕己于ｌ９８８年開(kāi)始對(duì)諧波限定提出了明確的要求。美國(guó)“ＩＥＥＥ電子電氣工程師協(xié)會(huì)〞于１９９２年制定了諧波限定標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＥＥ—ｌ０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備的諧波電壓畸變因數(shù)〔ＴＨＤ〕應(yīng)在５％以下，而對(duì)于醫(yī)院、飛機(jī)場(chǎng)等關(guān)鍵場(chǎng)所那么要求ＴＨＤ應(yīng)低于３％。我國(guó)水利電力部也在ｌ９８４年頒發(fā)了?電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定?〔ＳＤｌ２６．８４〕，到１９９４年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ／Ｔｌ４５４９．９３?電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波?正式公布。｛：電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定?規(guī)定我國(guó)電網(wǎng)中任何一點(diǎn)的電壓正弦波形畸變率均不得超過(guò)表１．１規(guī)定的極限值。表１．１電網(wǎng)電壓正弦波形畸變率極限值總電Ｊｌｉ正弦波形各奇、偶次諧波電ＪＫ用戶供電電壓畸變牢極限值正弦波形畸變率極限值〔％〕〔ＫＶ〕〔％〕奇次偶次Ｏ．３８５．０４２．００６或ｌ０４．Ｏ３１．７５３５或６３３．０２１．００１１０１．５ｌＯ．５０雖然各種諧波標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同，但總的來(lái)說(shuō)都是大同小異，并且所有標(biāo)準(zhǔn)的都是基于以下三個(gè)目的：〔１〕將電力系統(tǒng)電流和電壓的畸變控制到允許的水平以內(nèi)；〔２〕以符合用戶需要的電壓波形向用戶供電；〔３〕不干擾其它系統(tǒng)〔如通訊系統(tǒng)〕的正常工作。１．３諧波抑制的研究現(xiàn)狀為了解決逆變器輸出諧波的污染問(wèn)題，其根本方案有兩種：一種是安裝諧波補(bǔ)償裝置，對(duì)逆變器輸出諧波進(jìn)行有效濾波和補(bǔ)償。目前，常用的有無(wú)源濾波器、有源濾波器和混合濾波器。另一種是對(duì)逆變技術(shù)本身進(jìn)行研究和改良，使其輸出諧波含量少；然而由于ＳＰＷＭ逆變技術(shù)的特點(diǎn)，只可能做到使輸出諧波含量減少或是提高最低次諧波的落點(diǎn)，但不能從根本上消除輸出諧波存在，因而安裝濾波器是必選方案。１．３．１有源濾波器有源濾低通電子波器的電原理圖如圖１．２。有源濾波器〔ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ，縮寫(xiě)為ＡＰＦ〕與無(wú)源濾波器的主要區(qū)別是，有源濾波器中含有有源器件。濾波回路只有電阻Ｒ、電容Ｃ、和有源器件〔如運(yùn)算放大器〕。尼ｏ——－￡＝〕圖１．２有源電子低通濾波器的電原理圖１９７１年日本的Ｍａｃｈｉｄａ首先提出了有源濾波器的原始模型〞６‘。１９７６年，美國(guó)的西屋電氣公司的Ｌ．Ｇｙｕｇｉ提出了用ＰＷＭ逆變器結(jié)構(gòu)構(gòu)成有源濾波器【４６１，確立了當(dāng)今濾波器的根本結(jié)構(gòu)。１９８２年，第一臺(tái)采用ＧＴＯ作為開(kāi)關(guān)元件的電流源ＰＷＭ逆變器構(gòu)成的有源濾波器〔８００ｋＶ·Ａ〕在日本研制成功并投入使用。進(jìn)入２０世紀(jì)８０年代后，隨著大功率晶體管〔ＧＴＲ〕、大功率門(mén)極可關(guān)斷晶閘管〔ＧＴＯ〕和靜電感應(yīng)晶體管〔ＳＩＴ〕等各種新型快速器件的相繼問(wèn)世，ＰＷＭ技術(shù)的開(kāi)展以及基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測(cè)方法的提出，都極大地促進(jìn)了有源濾波技術(shù)的開(kāi)展。有源濾波器具有高度可控性和快速響應(yīng)性，其具體特點(diǎn)如下：４〔１〕實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可對(duì)頻率和大小變化的諧波以及變化的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的變化有極快的響應(yīng)?！玻病碁V波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)。〔３〕補(bǔ)償無(wú)功功率時(shí)不需要儲(chǔ)能元件，補(bǔ)償諧波時(shí)所需要儲(chǔ)能元件容量也不大；〔４〕具有自適應(yīng)功能，可以自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波，補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響。盡管有源濾波器具有以上的優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也存在以下的缺點(diǎn)〔１〕有源濾波器計(jì)算量較大，相應(yīng)加大了檢測(cè)過(guò)程的延遲時(shí)間：〔２〕有源濾波器還難以實(shí)現(xiàn)大功率的濾波，并且本錢較高?！玻场钞?dāng)諧波頻率很高時(shí)，運(yùn)算放器開(kāi)環(huán)增益缺乏，不能滿足一般的有源濾波器的需要。〔４〕在要求嚴(yán)格的濾波回路中，要求使用調(diào)諧電路調(diào)整到規(guī)定的諧振點(diǎn)，許多有源濾波電路難以到達(dá)要求?！玻怠秤性礊V波電路要使用高精度電容與電阻，否那么會(huì)產(chǎn)生振蕩，且電阻、運(yùn)放等，會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，使得電路的