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共28页，第1页目录摘要............................................................................................1前言.............................................................................................21配电网谐波治理及滤波器设计的研究现状........................................41.2滤波器研究现状..........................................................................................................72无源滤波器原理及设计.................................................................92.1无源滤波器的基本原理...............................................................................................92.2无源滤波器设计概述.................................................................................................122.3单调谐滤波器的设计.................................................................................................152.4高通滤波器的设计.....................................................................................................193仿真研究...................................................................................203.1无源滤波器参数设计实例.........................................................................................203.2Matlab仿真...............................................................................................................223.3仿真结果及分析.........................................................................................................274结论.........................................................................................27参考文献.................................................................................28共28页，第2页配电网谐波治理及滤波器设计摘要：谐波是怎样产生的？在理想纯净的电力系统中，电流和电压都是纯正弦波。实际上，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负载时，就形成非正弦电流。在只含线性元件(电感、电容及电阻)的简单电路里，流过的电流与所加电压成正比，所以如果所加的电压是正弦的话，流过的电流就是正弦的。用于谐波治理的传统方式为并联无源LC滤波器，选定R、L、C的参数，使滤波网络在一定的谐波信号频率处产生谐振，从而达到抑制谐波的目的。无源滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。Matlab软件中的simulink仿真模块对谐波治理与滤波器设计具有重要帮助。关键词：谐波治理；无功补偿；无源滤波器；Matlab；仿真AbstractAbstractAbstractAbstract：Howdoestheharmonicgenerate?Inthepowersystemintheidealofpure,puresinewaveofcurrentandvoltage.Infact,whenthecurrentflowsthroughtheloadisnotalinearrelationshipbetweentheappliedvoltage,theformationofnon-sinusoidalcurrent.Simplecircuitcontainingonlylinearcomponents(inductors,capacitorsandresistors),thecurrentflowingthroughthevoltageisproportionaltotheaddedvoltageissinusoidal,theflowofcurrentissinusoidal.ThetraditionalwayforparallelpassiveLCfilterforharmoniccontrol,selectedtheparametersoftheR,LandCfilternetworkresonantfrequencyharmonicsignalsoastoachievethepurposeofharmonicsuppression.Thepassivefilterisgenerallymadebytheappropriatecombinationofthefiltercapacitors,reactorsandresistorsinparallel,sincethefilteringeffect,butalsotakeintoaccounttheneedsofthereactivepowercompensationandharmonicsource.SimulinksimulationinMatlabsoftwaremodulesforHarmonicControlandfilterdesignhasanimportanthelp.KeywordsKeywordsKeywordsKeywords：HarmonicControl；Reactivepowercompensation；Passivefilter；Matlab；Simulation前言前言前言前言谐波是具有供电系统基波频率整数倍频率的正弦电压或电流,是相对于基础正弦波而言的,所谓正弦波(电压、电流)只是一种理想的参数波形。实际应用的交流发电机既共28页，第3页没有高度精确分布的线圈结构,也没有绝对匀均变化的磁场,因此所产生的电压波形随时间变化关系都或多或少的偏离正弦波而发生畸变。因此,在任何系统中都含有谐波畸变。电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快惭可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意，美国电力公司将传输线路的故障与谐波问题联系起来，并观测电压和电流的波形畸变现象，同时期在德国，由于静止汞弧变流器的使用，造成了电压和电流波形畸变。到了50年代和60年代，随着高压直流输电技术的发展，一些学者发表了大量有关变流器引起电力系统谐波问题的论文。70年代以来，随着电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电子设备用量不断增加，这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性，对供电质量造成严重污染。另一方面，现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。因此，研究和开发适应这一要求的谐波抑制和无功功率补偿技术己成为电力、电工领域的研究热点之一。目前，解决谐波问题的措施可分为三类，其一是采用无源电力滤波器(PassivePowerFilter，简称为PPF)的低阻特性对畸变源进行滤波；其二是采用有源电力滤波器（ActivePowerFilter，简称为APF），有源滤波器作为一种理想的谐波电流发生源，产生与畸变源大小相等方向相反的谐波电流以抵消其畸变分量，从而使电源电流波形成为正弦波；最后，是通过改造电力电子装置本身去治理谐波畸变。其中，无源电力滤波器、有源电力滤波器对各种谐波源都是适用的，而改造谐波源的方法，只适用于本身为主要谐波源的电力电子装置。无源电力滤波器既可以补偿谐波，又可以补偿无功功率，而且结构简单，成本相对低廉，是当前补偿谐波的主要手段。相对于近些年出现的有源滤波器等新型滤波装置而言，无源滤波器成本相对较低，容量大，功能易于实现，故在我国各大工矿企业仍有较多应用，尤其是在解决大功率设备滤波时，由于有源滤波器受容量及投资限制，一般采用无源滤波器与有源滤波器结合的混合式滤波装置。在无源滤波器的设计中，对LC元件参数的配置是关键，同时在有源与无源滤波器相结合的混合式滤波器中，为了降低有源滤波器的安装容量，同样存在着对LC参数的配置问题。无源滤波器设计通常并不复杂，但其设计却需要考虑多种经济技术和安全因素，单凭一个指标难以评价设计质量的优劣，在实际工程设计中应综合考虑各个指标，是典型的多目标、非线性配置问题；若处理不当，极易造成滤波效果不佳、初期投资增共28页，第4页加、系统无功功率过补偿等不良后果，甚至导致无源滤波器与电网阻抗发生串、并联谐振而造成损坏，加之电网电抗及频率摄动以及滤波装置投切瞬间浪涌电流的作用，极可能使电网中谐波放大，可能造成某次滤波通道烧毁、甚至整个滤波装置自身难以投切的严重后果。因此，研究无源滤波器，并对其参数进行配置具有重要的理论价值和现实意义。1111配电网谐波治理及滤波器设计的研究现状配电网谐波治理及滤波器设计的研究现状配电网谐波治理及滤波器设计的研究现状配电网谐波治理及滤波器设计的研究现状1.11.11.11.1谐波的治理现状谐波的治理现状谐波的治理现状谐波的治理现状1.1.11.1.11.1.11.1.1谐波产生的原因谐波产生的原因谐波产生的原因谐波产生的原因谐波是怎样产生的？在理想纯净的电力系统中，电流和电压都是纯正弦波。实际上，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负载时，就形成非正弦电流。在只含线性元件(电感、电容及电阻)的简单电路里，流过的电流与所加电压成正比，所以如果所加的电压是正弦的话，流过的电流就是正弦的，如图1.1.1所示的那样。其中负荷线表示外加电压和负载中所产生电流的关系;图中表示的是和线性负载相对应的。应指明，在有无功元件的场合，在电压和电流的相位有一个相对移动时，功率因数变低了，但线路仍是线性的。图1.1.1图1.1.2示出负载为简单的全波整流器及电容器时的情况。在这个情况下只共28页，第5页有在电源电压超过存储电容器上的电压时才流通，也即接近正弦波电压峰值附近时，如负荷线的形态所示。图1.1.21.1.21.1.21.1.21.1.2配网中的谐波源配网中的谐波源配网中的谐波源配网中的谐波源严格意义上讲，电力网络的每个环节，发挥发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上，发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。输电和配电系统中存在大量的电力变压