人慶- h 油學(xué)院壩f d f 究生學(xué)位論文 a b s t r a c t t o d a y , p o w e ri sas o r to fi m p o r t a n te n e r g ys o u r c e s ，i ti sw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d so fi n d u s t r y ， a g r i c u l t u r ea n dn a t i o n a ld e f e n c e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e ra n de l e c t r o nt e c h n o l o g y , an u m b e r o ft h en o n l i n e a rl o a d sa n da nk i n d so fc o m m u t a t i n ge q u i p m e n t sa r cw i d e l ya p p l i e di ne v e r yw a l ko fl i f e w h a t t h e yb r i n gam a s so fh a r m o n i cc u r r e n tm a k et h ec o n t e n to fh a r m o n i ci n c r e a s ei nt h ep o w e rs y s t e ma n d q u a l i t yo fp o w e rd r o p s o ，i ti su r g e n tt oe l i m i n a t eh a r m o n i ca n di m p r o v ep o w e rq u a l i t y r e c e n t l y ，w i t ht h eq u i c k l yd e v e l o p m e n to fp o w e re l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , a c t i v ep o w e rf i l t e r ( a p ni s b e i n ga ni m p o f l a n tw a yt oe l i m i n a t eh a r m o n i cd y n a m i c a l l y i tc a no u t c o m et h ei n h e r e n ts h o r t c o m i n g so f l cf i l t e r s a p fi sa l la d v a n c e dp o w e re l e c t r o n i cd e v i c e ，w h i c hc a l lb eu s e df o rc o m p e n s a t i n gh a r m o n i c s ， r e a c t i v ep o w e ra n dn e g a t i v es e q u e n c ec u r r e n t c o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a ll cf i l t e r , a p fh a sa d v a n t a g e s o fr e a l - t i m ea n da c c u r a c y s oa p fh a sf o r e g r o u n dw i d e l y b u t ，i nc h i n a ，t h es t u d i e sa n de x p l o i t a t i o n si na p f a r ea ti t sb e g i n n i n gs t a g e ，a n dl a r g ec a p a c i t ym a t u r ep r o d u c t sh a v en o tb e e nc o m i n go u ty e t ，s ot h es t u d i e s i i ia p fh a v ei m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e b a s e do ne l e c t r i c i a n st h e o r y , i ti sa n a l y s e dt h a ti ti sn o tt h es i n ec i r c u i tt h a tp r o d u c e st h ep o w e ro f d i s t o r t i o n ；a p p a r e n tp o w e r , a c t i v ep o w e ra n di n a c t i v ep o w e r , c a n tf o r mt h er i g h tt r i a n g l e ；a p p a r e n tp o w e r , a c t i v ep o w e r , i n a c t i v ep o w e ra n dt h ep o w e ro fd i s t o r t i o nf o r mt h ep o w e rq u a d r a n g l e u t i l i z ep o w e r q u a d r a n g l e ，c a nb ya c t i v ep o w e r , i n a c t i v ep o w e ra n dt h ep o w e ro fd i s t o r t i o nc a l c u l a t e st h ep o w e rf a c t o ro f b a s ew a v eo ft h ec i r c u i t ，t h et o t a lp o w e rf a c t o r 丸a n df a c t o re o s fo ft o t a ld i s p l a c e m e n t ，c a na l s oc a l c u l a t e t h ep o w e ro fd i s t o r t i o n ，p h y s i c a lq u a n t i t i e s ，s u c ha sd i s t o r t i o na n g l ea n dd i s t o r t i o nf a c t o r ，e t ca n ds u r v e y t h ed a t aa n df o r m u l ai nt h ea r t i c l ef r o mt h e9 7 e u e ，c a r r yo l lt h ec a l c u l a t i o no ft h er e l e v a n tp h y s i c a lq u a n t i t y t h es t u d i e si nt h i sp a p e rh a v es o m eg u i d a n c e sa n dr e f e r r e n c e so nt h ee x p l o i t a t i o no ft h ea c t i v ep o w e r f i l t e re x p e r i m e n t a ls y s t e m t h er e s u l ts h o wt h a tt h em e t h o di sr i g h ta n de x a c t a tl a s t ，id e s i g nav i r t u a l s o f t w a r et oc a l c u l a t eag r e a td e a ld a t af o r “q u a d r a n g l et h e o r y ” k e yw o r d s ：h a r m o n i c ：a p f ：q u a d r i l a t e r a ld i s t o r t i o nt r i a n g l e ；t h et e s t i n gm e t h o do fh a r m o n i c ：m a t l a b s i m u l a t i o n 學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明 本人所呈交的學(xué)位論文是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成 果據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫 過的研究成果對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并 表示謝意 作者簽名：紐函 日期： 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解大慶石油學(xué)院有關(guān)保留使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論 文并向國家主管部門或其指定機構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版有權(quán)將學(xué)位論文用于非 贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進入學(xué)校圖書館被查閱有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有 關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索有權(quán)將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版保密的學(xué)位論文在解密后 適用本規(guī)定 學(xué)位論文作者簽名：屆雨霜 日期： 蝕7 - 多 導(dǎo)師簽名：礪彬、扔 日期：h 、j 創(chuàng)靳點摘爰 創(chuàng)新點摘要 本文重點研究電力系統(tǒng)中含有諧波情況f 的電l ：計醴，為解決功率二角形不能解決的一些問題 例如，求含有諧波電流的1 | 止弦電路的電氣參數(shù)問題：在啦止弦交流電路中，因存住諧波電流而導(dǎo) 致產(chǎn)生畸變功率，使電路中的視住功率，有功功率和無功功率不再符合直角二角形的關(guān)系，出現(xiàn)了 視在功率的平方人f 有功功率和無功功率的平方和的現(xiàn)象。根據(jù)電i ：理論提出了由視在功率、有功 功率、無功功率和畸變功率構(gòu)成的功率四邊形。功率四邊形也可看成是由基波功率二角形和 i f , 波功 率二角形組成的。由功率四邊形進一步確立了菲上e 弦交流電路中的電流四邊形和導(dǎo)納四邊形，以及它 f f j l l 功率四邊形的相似關(guān)系。以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為例，利川四邊形理論計算了非止弦交流電路中的畸變 功率、諧波畸變角、總諧波電流、畸變導(dǎo)納、諧波導(dǎo)納等參數(shù)。并為“四邊形”理論中的相關(guān)公式 設(shè)計軟件來更簡潔地計算畸變功率、畸變角和畸變岡數(shù)等參數(shù)。 引言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置的廣泛應(yīng)用給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波 污染。各種電力電子設(shè)備在化工、石油等諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使電網(wǎng)中的諧波問題同 益嚴(yán)重，許多低功率因數(shù)的電力電子裝置給電網(wǎng)帶來額外負(fù)擔(dān)并影響供電質(zhì)量，諧波使 電能的生產(chǎn)、傳輸和利用效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，使用壽命降低， 甚至發(fā)生故障或燒毀。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。 因此，電力電子裝置的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙。故對諧波的 分析研究主要是抑制諧波污染，提高功率因數(shù)的研究已成為電力電子技術(shù)中的一個重大 課題。 因為諧波的危害日趨嚴(yán)重，所以對諧波計算和抑制方法的研究變得十分重要。諧波 研究的意義，還在于其對電力電子技術(shù)自身發(fā)展的影響。電力電子技術(shù)是未來科學(xué)技術(shù) 發(fā)展的重要支柱。然而，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展 的重大障礙。它迫使電力電子領(lǐng)域的研究人員必須對諧波問題進行更為有效的研究。 j 下弦交流電路中，功率、電壓( 電流) 和阻抗( 導(dǎo)納) 分別有相應(yīng)的直角三角形來 確定各自的關(guān)系。例如功率p 、q 和s 可構(gòu)成功率三角形但在非正弦電路中，由于諧波 電壓或電流將產(chǎn)生畸變功率，文p 和q 之間已不再符合直角三角形的關(guān)系。本文以 電工理論為基礎(chǔ)，分析了s 、p 、q 和構(gòu)成了功率四邊形。由功率四邊形，可以清晰 地表達非正弦電路中，三種不同功率因數(shù)的意和相互關(guān)系，提出了由j v 引起的畸變角驢。 的概念，揭示了畸變因數(shù)、總諧波畸變和c o s 妒n 的內(nèi)在聯(lián)系，對電力電子技術(shù)的理論研 究和在波形畸變條件下的電工計量問題具有實際應(yīng)用價值。 隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)荷的種類、數(shù)量和容量的不斷增加，這些非線性負(fù)荷的高次諧 波對電網(wǎng)的影響和危害同趨嚴(yán)重，已成為電網(wǎng)的主要污染源。因此，諧波抑制方法和非 正弦電路中電工計量的研究，將對電力電子技術(shù)學(xué)科的發(fā)展做出積極的貢獻。 本課題圍繞這一關(guān)鍵問題，通過對電力電子諧波源及其危害的認(rèn)識和分析，研究有 效抑制諧波方法所采用的有源濾波器，對比各種檢測方法，通過仿真得出其抑制效果， 并提出了在非j f 弦交流電路中利用“四邊形”理論來計算畸變功率、畸變角妒。和畸 變囡數(shù)等物理量，通過軟件得出計算結(jié)果，進一步分析諧波。最后對諧波綜合治理的 發(fā)展趨勢進行了展望。 大慶石油學(xué)院碗l 研究生學(xué)位論文 緒論 “諧波”一詞起源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在1 8 世紀(jì)和1 9 世紀(jì)已經(jīng)奠定了良好 的基礎(chǔ)。傅立葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應(yīng)用。電力系統(tǒng)的諧波問題早在 2 0 世紀(jì)2 0 年代和3 0 年代就引起了人們的注意。當(dāng)時在德國，由于使用靜止汞弧變流 器而造成了電壓、電流波形的畸變。1 9 4 5 年j c r e a d 發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是 早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。到了5 0 年代和6 0 年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展， 發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問題的大量論文。7 0 年代以來，由于電力電子技 術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛， 諧波所造成的危害也閂趨嚴(yán)重。世界各國都對諧波問題予以充分和關(guān)注。國際上召開了 多次有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)會議，不少國家和圜際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和 用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定1 2 j 。 1 研究電力系統(tǒng)諧波抑制和電工計量的目的和意義 一個理想的電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，應(yīng)是以單一恒定的工業(yè)頻率和規(guī)定的電壓水平向 用戶供應(yīng)電能。但近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，工礦企業(yè)，運輸部門，在家用電 器裝置和高壓直流輸電等許多領(lǐng)域大量使用電力電子裝置，非線性電力負(fù)荷( 如大容量 變壓器、大容量變流裝置、高壓直流輸電、家用電器等) 迅速增加；尤其是隨著現(xiàn)代電 力電子技術(shù)的發(fā)展，大容量電力電子元件的不斷推陳出新，使電力電子變流裝置的應(yīng)用 更加普及。一方面有利于節(jié)能和控制，另一方面這些非線性電力負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波， 使電網(wǎng)波形發(fā)生畸變、電壓出現(xiàn)閃變等，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量，甚至有些地區(qū)電 網(wǎng)諧波的含量已超出國家規(guī)定的范圍。因此，對其采取限制措施消除非線性電力負(fù)荷產(chǎn) 生的高次諧波是當(dāng)務(wù)之急。 隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)荷的種類、數(shù)量和容量的不斷增加，這些非線性負(fù)荷的高次諧 波對電網(wǎng)的影響和危害日趨嚴(yán)重，已成為電網(wǎng)的主要污染源。 諧波研究的意義，首先是因為諧波的危害十分嚴(yán)重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利 用效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命降低，甚至 發(fā)生故障或燒毀。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴(yán)重干擾閉。 諧波研究的意義，還在于其對電力電子技術(shù)自身發(fā)展的影響。電力電子技術(shù)是未來 科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支柱。然而，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子 技術(shù)發(fā)展的重大障礙。它迫使電力電子領(lǐng)域的研究人員必須對諧波問題進行更為有效的 研究。 由于電網(wǎng)的非零阻抗較小，公用電網(wǎng)中，通常電壓波形畸變很小，而電流的波形 畸變可能很大。因此，不考慮電壓畸變，研究電壓波形為正弦波，電流波形為非正弦波 的情況，有很大的實際意義。功率三角形、導(dǎo)納( 阻抗) 三角形和電流( 電壓) 三角形 是正弦交流電路理論中的重要概念，具有廣泛的應(yīng)用。 緒論 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，變流器工作時產(chǎn)生大量的高次諧波電流注入電 網(wǎng)，使得正弦電網(wǎng)中非正弦電流成分增大，作為電網(wǎng)負(fù)載之一的變流器，其功率、電流 和導(dǎo)納等物理量已不再符合相應(yīng)的三角形的關(guān)系。為了確定非正弦交流電路中功率、電 流和導(dǎo)納等物理量，本文以電工理論為基礎(chǔ)，運用等效諧波電流的概念，并參考有關(guān)文 獻o “”，確立了非正弦交流電路中的功率四邊形、電流四邊形和導(dǎo)納四邊形理論，可以 解決非正弦交流電路中“三角形”理論不能解決的問題。 通過本文的研究，提出了功率四邊形、電流四邊形和導(dǎo)納四邊形的理論提供了一 種諧波測量儀器的原理。本研究成果可應(yīng)用于供電和用電部門、科研單位和高等院校對 諧波的計算工作，以此理論為基礎(chǔ)研發(fā)的儀器可進行諧波的測量。 本研究對電力電子學(xué)科的發(fā)展有一定的意義( 論文審稿人評價) 。 2 目前國內(nèi)外諧波治理的研究現(xiàn)狀 有源電力濾波器作為消除電力公害、改善供電質(zhì)量的有力工具，在美國、日本、德 國等發(fā)達工業(yè)國家己廣泛用于國民經(jīng)濟的各個生產(chǎn)部門。自1 9 8 2 年世界上第一臺g t o 有源電力濾波器在日本投入運行，最大的一臺容量達到2 0 m v a 。日本作為電力電子技 術(shù)最發(fā)達的國家，有源電力濾波器己經(jīng)到了普及應(yīng)用階段。 與國外相比，我國的有源濾波技術(shù)還處在研究階段，北方交通大學(xué)王良博士1 9 9 1 年研制出3 k v a 的有源無功及諧波綜合補償器r h c c 實驗裝置，并對三相不平衡系統(tǒng)無 功與高次諧波補償?shù)睦碚摵头椒ㄟM行了較為系統(tǒng)的研究。1 9 9 1 年1 2 月初，由華北電力 科學(xué)研究院和冶金自動化研究院聯(lián)合研制的3 3 k v a 雙極型晶體管( b j t ) 電壓型a p f 在北京木材廠中心變電站投入工業(yè)試運行，補償9 0 k w 晶閘管直流電機傳動系統(tǒng)，抑制 3 、5 、7 、9 、1 1 、1 3 次諧波電流，各次諧波電流的殘留率小于5 。1 9 9 3 年，華北電力 學(xué)院紀(jì)延超博士用大規(guī)模集成電路完成3 k v a r 新型電力有源濾波器實驗控制系統(tǒng)。此 外，重慶大學(xué)等高校的研究人員。也對a p f 或r h c c 進行了理論研究或?qū)嶒炑芯侩S 著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)高次諧波問題的日益嚴(yán)重，對有源電力濾波器的 研制和應(yīng)用也提高到一個新的認(rèn)識高度。伴隨著我國電能質(zhì)量治理工作的深入開展，利 用a p f 進行諧波治理將會具有巨大的市場應(yīng)用潛力，有源濾波技術(shù)必將得到廣泛的應(yīng) 用。 目前，世界上a p f 的主要生產(chǎn)廠家有日本三菱電機公司、美國西屋電氣公司、德 國西門子公司等。 a p f 從產(chǎn)生到現(xiàn)在，經(jīng)過了許多科學(xué)技術(shù)人員的不斷改進，已經(jīng)可以在工業(yè)生產(chǎn)中 應(yīng)用，隨著各方面技術(shù)的發(fā)展a p f 也在繼續(xù)不斷地改進，正向著下面幾方面發(fā)展： ( 1 ) 通過采用p w m 調(diào)制和提高開關(guān)器件等效開關(guān)頻率的多重化技術(shù)，實現(xiàn)對高 次諧波的有效補償。當(dāng)a p f 的容量小于2 m v a 時，通常采用i g b t 及p w m 技術(shù)進行 諧波補償。當(dāng)容量大于5 m v a 時，通常采用g t o 及多重化技術(shù)進行諧波補償。 ( 2 ) 大功率濾波裝置從經(jīng)濟上考慮，可以采用a p f 與l c 無源濾波器并聯(lián)使用的 2 大慶石油學(xué)院碩t 研究生學(xué)位論文 混合型有源濾波系統(tǒng)，以減小a p f 的容量，達到降低成本、提高效率的目的。其中l(wèi) c 無源濾波器用來消除高次諧波分量，a p f 用來補償?shù)痛沃C波分量。 ( 3 ) 從長遠角度看，隨著大量換流器用于變頻調(diào)速系統(tǒng)，其價格必然下降。同時， 隨著半導(dǎo)體器件制造水平的迅速發(fā)展，尤其是i g b t 的廣泛應(yīng)用，混合型有源濾波系統(tǒng) 低成本的優(yōu)勢將逐漸消失，而串一并聯(lián)a p f 由于其功能強大、性價比高，將是一種很 有發(fā)展前途的有源濾波裝置。 ( 4 ) 可通過單節(jié)點單裝置的裝設(shè)，達到多節(jié)點諧波電壓綜合治理的a p f 的出現(xiàn)， 使電力系統(tǒng)諧波治理朝著動態(tài)、智能、經(jīng)濟效益好的方向發(fā)展。 對于交流電路中的電工計量方面，一般應(yīng)用“功率三角形”來求電路中的相關(guān)物理 量，含有諧波的非正弦電路的無功功率情況比較復(fù)雜，定義很多，但至今尚無被廣泛接 受科學(xué)而權(quán)威的定義。本文圍繞這一關(guān)鍵問題，提出了功率四邊形、電流四邊形和導(dǎo)納 四邊形的理論，通過對電力電子諧波源及其危害的認(rèn)識和分析，設(shè)計虛擬測量儀，通過 p 、q 、s 實現(xiàn)畸變功率、畸變角、總諧波畸變等物理量的測量。目前，國內(nèi)雖然有一些 諧波測量儀器( 例如p f 9 8 1 1 ) ，但對某些物理量，甚至包括與諧波有關(guān)的某些物理量亦 不能測量，且價格較高。因此有必要開發(fā)研制多功能的諧波測量儀器。 3 本文所做的工作 本文詳細分析和研究了有源電力濾波器的諧波檢測和在非正弦交流電路中的電工 計量等問題，并提出了利用功率四邊形計算非正弦交流電路中的相關(guān)物理量的方法，隨 后在m a t l a b 軟件環(huán)境下對有源濾波器進行了仿真實驗，檢驗其抑制諧波的效果，并用 大慶采油二廠提供的數(shù)據(jù)驗證為“四邊形”理論設(shè)計的虛擬儀器其有效性和準(zhǔn)確性。論 文的具體結(jié)構(gòu)如下： 緒論：闡述了研究電力系統(tǒng)諧波的目的和意義，并對目前國內(nèi)外諧波治理的研究 現(xiàn)狀做了簡單了解。 第l 章：闡述諧波的定義、產(chǎn)生、危害和抑制標(biāo)準(zhǔn)。 第2 章：研究諧波消除和抑制的主要技術(shù)措施，包括無源濾波器，有源濾波器。重 點分析了有源電力濾波器基本構(gòu)成、工作原理、諧波電流檢測技術(shù)方法和 本文采用的一種單相諧波檢測法。 第3 章：對電力系統(tǒng)諧波分析并進行計算，其中提出了用功率四邊形實現(xiàn)非正弦交 流電路的電工計量新方法。 第4 章：根據(jù)“大慶采油二廠變頻輸油系統(tǒng)測試報告”提供的大量數(shù)據(jù)對“四邊形” 理論進行驗證。設(shè)計一種由p 、q 、s 計算有關(guān)諧波物理量的虛擬儀器。 結(jié)論：對整篇論文進行總結(jié)，并且對今后的研究工作進行展望 第l 章諧波的產(chǎn)生機理和危害 第1 章諧波的產(chǎn)生機理和危害 1 1 什么是諧波 供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng) 基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。 諧波頻率與基波頻率的比值( n = f n f i ) 稱為諧波次數(shù)。電閥中有時也存在非整數(shù)倍諧波， 稱為非諧波( n o n - h a r m o n i c s ) 或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污 染”。電工技術(shù)領(lǐng)域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其頻率范圍一般 為2 n 4 0 h z 【5 】。 自從使用交流電起，諧波就已經(jīng)存在于電力系統(tǒng)中了。電力系統(tǒng)中，理論上的電壓 和電流波形是工頻下的正弦波，但實際的波形總有不同的非正弦畸變。諧波的概念實際 來自于研究正弦波形畸變的數(shù)學(xué)方法，國際上公認(rèn)的諧波定義為：“諧波是一個周期電 氣量的正弦波分量，其頻率為基波的整數(shù)倍”。在電力系統(tǒng)中，我們通常所說的諧波主 要是指頻率是基波頻率整數(shù)倍的正弦波，也常稱為高次諧波。 從數(shù)學(xué)的角度來分析諧波，可以更清楚地理解它。根據(jù)傅立葉級數(shù)，任何周期波形 都可以被展開為傅立葉級數(shù)，即 舶) = + h c o s ( 慨，) + 咖( 慨f ) = + s i n ( 嘲件妒。) ( 1 一1 ) 月；， n - 式中：腳是一個角頻率甜n 的周期函數(shù)； c is i l l ( f + 仍) 是基波分量，幅值為c l ，相位為純； c s i n ( n o ) 一十) 是第以驢1 ) 次詣波分量，幅值為，相位為霰。 當(dāng)電力系統(tǒng)有較強的諧波源，又沒有采取有效的抑制措施，電網(wǎng)的電壓或電流波形 就會發(fā)生畸變?？梢杂酶盗⑷~級數(shù)將畸變的電壓波形“( f ) 或電流波形f ( f ) 表示成若干個 正弦波疊加的形式，即 甜( ，) = 薈醵s i n ( q ，+ 仍) + 三以s j n ( ，z ，+ 純) ( 1 - 2 ) n = 2 或 f ( ，) = 孔s i n ( q ，+ 仍) + 藝弛s i n ( ，嘲，+ 純) ( 1 - 3 ) n = 2 式中：u i 、i i 是基波電壓、電流有效值； 緲l 是基波電壓、電流初相位； 礪、厶是n 次諧波電壓、電流有效值； 是行次諧波電壓、電流初相位。 4 大慶石油學(xué)院碩b 研究生學(xué)位論文 把含有諧波的電壓或電流波形用傅立葉級數(shù)表示成數(shù)學(xué)形式后，就可以很清晰地看 出各次諧波的幅值、初相位，便于分析和計算。但是，在大多數(shù)情況下，不是要知道各 次諧波的大小和相位，而是要知道電壓或電流中諧波所占的比例。 用下面兩個概念來衡量諧波所占的比例。一個是行次諧波含有率，另一個是諧波總 畸變率，現(xiàn)分述如下： 一次諧波電壓含有率h r u ( h a r m o r f i cr a t i o “) 表不為： h r u , = 魯1 0 0 式中；以為第療次諧波電壓有效值；u l 為基波電壓有效值。 打次諧波電流含有率h r , , ( h a r m o n i cr a t i o 厶) 表示為： h r 寺t o o 式中：厶為第力次諧波電流有效值；i i 為基波電流有效值。 諧波電壓含量u h 和諧波電流含量，h 分別定義為： - - u - - 擺取 r = - 2 擺 電壓諧波總畸變率t h d u ( t o t a lh a r m o n i cd i s t o r t i o n t h d r ( t o t a lh a r m o n i cd i s t o r t i o nd 分別定義為： t h d ：u i ( 1 - 4 ) ( 1 - 5 ) ( i - 6 ) ( i - 7 ) 和電流諧波總畸變率 ( i - 8 ) t h d t = 孔lf 厶- 。2 ( 1 9 ) 。tt 1 2 根據(jù)上面所給的公式，就可以計算出電壓或電流中諧波的含量。 1 2 諧波的產(chǎn)生 諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，與所加的電壓不 里線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。 公用電網(wǎng)中的諧波是如何產(chǎn)生的呢? 對于這個問題我們可以從三個方面來分析。 l 。電源本身質(zhì)量不高產(chǎn)生的諧波 發(fā)電機是產(chǎn)生電能的裝置，由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難 做到絕對均勻一致和其它一些原因，致使電源多少也會產(chǎn)生一些諧波。 2 輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波 5 第l 章諧波的產(chǎn)生機理和危害 輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非 線性，加上設(shè)計變壓器時考慮經(jīng)濟性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣 就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵，i l , 的 飽和程度有關(guān)。 電源和輸配電系統(tǒng)雖然產(chǎn)生諧波，但這兩方面產(chǎn)生的諧波所占的比例是很小的。 3 。用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波 這方面的諧波所占的比例很大，是電網(wǎng)主要的諧波源。在用電設(shè)備中，下面些設(shè) 備都能產(chǎn)生諧波： ( 1 ) 晶閘管整流裝置 由于晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越 來越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量的諧波。晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸 收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大 量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負(fù)載時則含有奇次諧波電流，其中 3 次諧波的含量可達基波的3 0 ；接容性負(fù)載時則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電 容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6 脈整流器，變壓器原邊及供電線路含 有5 次及以上奇次諧波電流；如果是1 2 脈沖整流器，也含有l(wèi)1 次及以上奇次諧波電流。 經(jīng)統(tǒng)計表明：由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近4 0 ，這是最大的諧波源。 例如：帶阻感負(fù)載時單相橋式全控整流電路的諧波狀況分析【l 習(xí) 忽略換相過程和電流脈動，帶阻感負(fù)載，直流電感l(wèi) 足夠大，變壓器二次側(cè)電流； 正廠11、 厶= 二l is i i l t a t + - s i n 3 耐+ 二s i n 5 a j r + al 石”l 35 = 妻屯磊。i 1 洳拈，萋，。皿s i n 刪 ( 1 - l o ) 變壓器二次側(cè)電流諧波分析； ：絲n = 1 ，3 5 ( 1 1 1 ) 電流中僅含奇次諧波，各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比 值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。n = 3 時，t o 3 0 0 ，可以得出3 次諧波的含量可達基波的3 0 。 l d ( 2 ) 變頻設(shè)備 變頻裝置常用于風(fēng)機、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù) 雜，除含有整數(shù)次諧波外。還含有分?jǐn)?shù)次諧波，這類裝囂的功率一般較大，隨著變頻調(diào) 速的發(fā)展，對電網(wǎng)造成的諧波也越來越多。 ( 3 ) 電弧爐、電石爐 6 大慶石油學(xué)院碩+ ：研究生學(xué)位論文 電弧爐、電石爐的熔煉期，由于加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不 平的爐料，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電 網(wǎng)。其中主要是2 7 次的諧波，平均可達基波的8 也o ，最大可達4 5 。 ( 4 ) 氣體放電類電光源 熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬于氣體放電類電光源。分析與測 量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴(yán)重，有的還含有負(fù)的伏安特性，它們會 給電網(wǎng)造成奇次諧波電流。 ( 5 ) 家用電器 電視機、錄像機、計算機、調(diào)光燈具等，因具有調(diào)壓整流裝置，會產(chǎn)生較深的奇次 諧波。在洗衣機、電風(fēng)扇、空調(diào)等有繞組的設(shè)備中，因不平衡電流的變化也能使波形改 變。這些家用電器雖然功率較小，但數(shù)量巨大，也是諧波的主要來源之一。 1 3 諧波的危害 電網(wǎng)諧波造成電網(wǎng)污染，正弦電壓波形畸變，使電力系統(tǒng)的發(fā)供用電設(shè)備出現(xiàn)許多 異?，F(xiàn)象和故障，情況日趨嚴(yán)重。電力系統(tǒng)中諧波的危害是多方面的，概括起來有以下 幾個方面： 1 配電線路的危害 ( 1 ) 影響線路的穩(wěn)定運行 供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶 體管繼電器予以檢測保護，使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。但由于電磁式繼 電器與感應(yīng)式繼電器對1 0 以下含量高達4 0 時又導(dǎo)致繼電保護誤動作，因而在諧波 影響下不能全面有效地起到保護作用。晶體管繼電器雖然具有許多優(yōu)點，但由于采用了 整流取樣電路，容易受諧波影響，產(chǎn)生誤動或拒動。這樣，諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng) 的穩(wěn)定與安全運行。 ( 2 ) 影響電網(wǎng)的質(zhì)量 電力系統(tǒng)中的諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變。如民用配電系統(tǒng)中的中性 線，由于熒光燈、調(diào)光燈、計算機等負(fù)載，會產(chǎn)生大量的奇次諧波，其中3 次諧波的含 量較多，可達4 0 ；三相配電線路中，相線上的3 的整數(shù)倍諧波在中性線上會疊加，使 中性線的電流值可能超過相線上的電流。另外。相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生 同次諧波的有功功率與無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，浪費電網(wǎng)的容量。 2 對電力設(shè)備的危害 ( 1 ) 對電力電容器的危害 當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時，投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流增加得更大， 使電容器損耗功率增加。對于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器，雖然允許有諧波時的損耗功率為無 諧波時損耗功率的1 3 8 倍；對于全膜電容器允許有諧波時的損耗功率為無諧波時的1 4 3 倍，但如果諧波含量較高，超出電容器允許條件，就會使電容器過電流和過負(fù)荷，損耗 7 第1 章諧波的產(chǎn)生機理和危害 功率超過上述值，使電容器異常發(fā)熱，在電場和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會加速老化。尤 其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時，還可能使電網(wǎng)的諧波加劇，即產(chǎn)生諧波擴 大現(xiàn)象。另外，諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部 放電，且由于電壓變化率大，局部放電強度大，對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用， 從而縮短電容器的使用壽命。一般來說，電壓每升高1 0 ，電容器的壽命就要縮短l 2 左右。再者，在諧波嚴(yán)重的情況下，還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。 ( 2 ) 對電力變壓器的危害 諧波使變壓器的銅耗增大，其中包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏 磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大，這主要表現(xiàn)在鐵心中的磁 滯損耗增加，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。同時由于以上兩方面的損 耗增加，因此要減少變壓器的實際使用容量，或者說在選擇變壓器額定容量時需要考慮 留出電網(wǎng)中的諧波含量。除此之外諧波還導(dǎo)致變壓器噪聲增大，變壓器的振動噪聲主 要是由于鐵心的磁致伸縮引起的，隨著諧波次數(shù)的增加，振動頻率在i k h z 左右的成分 使混雜噪聲增加，有時還發(fā)出金屬聲。 ( 3 ) 對電力電纜的危害 由于諧波次數(shù)高頻率上升，再加之電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯，從而導(dǎo)致 導(dǎo)體的交流電阻增大，使得電纜的允許通過電流減小。另外，電纜的電阻、系統(tǒng)母線側(cè) 及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián)，提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)。在一定數(shù) 值的電感與電容下可能發(fā)生諧振。 ( 4 ) 對電動機的危害 諧波對異步電動機的影響，主要是增加電動機的附加損耗，降低效率，嚴(yán)重時使電 動機過熱。尤其是負(fù)序諧波在電動機中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，形成與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反 的轉(zhuǎn)矩，起制動作用，從而減少電動機的出力。另外電動機中的諧波電流，當(dāng)頻率接近 某零件的固有頻率時還會使電動機產(chǎn)生機械振動，發(fā)出很大的噪聲。 ( 5 ) 對低壓開關(guān)設(shè)備的危害 對于配電用斷路器來說，全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響使鐵耗增大而發(fā) 熱，同時由于對電磁鐵的影響與渦流影響使脫扣困難，且諧波次數(shù)越高影響越大；熱磁 型的斷路器，由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng)與鐵耗增加而引起發(fā)熱，使得額定電流與脫扣電流降 低；電子型的斷路器，諧波也要使其額定電流降低，尤其是檢測峰值的電子斷路器，額 定電流降低得更多。由此可知，上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生誤動作。 對于漏電斷路器來說，由于諧波匯漏電流的作用，可能使斷路器異常發(fā)熱，出現(xiàn)誤 動作或不動作。對于電磁接角器來說，諧波電流使磁體部件溫升增大，影響接點，線圈 溫度升高使額定電流降低。對于熱繼電器來說，因受諧波電流的影響也要使額定電流降 低。在工作中它們都有可能造成誤動作。 ( 6 ) 對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾 對于計算機網(wǎng)絡(luò)、通信、有線電視、報警與樓字自動化等弱電設(shè)備，電力系統(tǒng)中的 0 大慶石油學(xué)院碩l ：研究生學(xué)位論文 諧波通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾。其中電感應(yīng)與 靜電感應(yīng)的耦合強度與干擾頻率成正比，傳導(dǎo)則通過公共接地耦合，有大量不平衡電流 流入接地極，從而干擾弱電系統(tǒng)。 3 諧波對雷達系統(tǒng)，測空設(shè)備的影響 航天航空的地面測空系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)的正常工作關(guān)系到國家人民的巨大利益，設(shè)備 供電電源中任何瞬時脈沖、浪涌和諧波都會引起各類精密測試儀器、控制系統(tǒng)一連串的 不正常的反應(yīng)，哪怕某一個繼電器的接觸點由于諧波造成接觸點表面形成阻抗很小的氧 化膜，使繼電器靈敏度降低而造成的危害將是無法彌補的。 4 諧波對人體有影響 從人體生理學(xué)來說，人體細胞在受到刺激興奮時，會在細胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生 快速電波動或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會直接 影響人的腦磁場與心磁場 5 諧波對各類蓄電池充電設(shè)備的影響 無論是u p s 中的蓄電池還是汽車、地鐵、電動車甚至d , n 手機中的蓄電池，大家 都知道一個普遍現(xiàn)象就是使用一段時間后蓄電池的蓄電量會大大低于原出廠標(biāo)定值，有 些生產(chǎn)這類蓄電池的廠家也會由于出廠電池達不到設(shè)計值而想盡辦法。其實真正的原因 就是在蓄電池的充電過程中電源中由于整流、換流等非線性的原理，使諧波的含量很高， 不但使各類蓄電池的極板表面嚴(yán)重氧化而充電不足，而且使充電過程中的電能浪費達到 驚人的程度。 我們可以發(fā)現(xiàn)隨者電路系統(tǒng)中高科技設(shè)備( 大多數(shù)是非線性用電負(fù)載) 的日益增多， 電路中的諧波等雜質(zhì)會越來越多，通過對電路系統(tǒng)的分析、設(shè)計、安裝e p 裝簧可達到 非常良好的效果。 1 4 諧波限制標(biāo)準(zhǔn) 我國于1 9 9 8 年1 2 月1 4 日發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)g b l 7 6 2 5 1 1 9 9 8 低壓電氣及電子設(shè)備 發(fā)出的諧波電流限值( 設(shè)備每相輸入電流1 6 a ) ，等效采用i e c 6 1 0 0 - 3 2 ：1 9 9 5 ，但在 技術(shù)內(nèi)容上與該國際標(biāo)準(zhǔn)完全一致。g b l 7 6 2 5 1 規(guī)定了準(zhǔn)備接入公用低壓配電系統(tǒng)中的 電氣、電子設(shè)備( 每相輸入電流1 6 a ) 可能產(chǎn)生的諧波的限值【l ”。只有經(jīng)過試驗證實符 合該標(biāo)準(zhǔn)限值要求的設(shè)備才能接入到配電系統(tǒng)中。這樣就可以對低壓電氣及電子產(chǎn)品注 入供電系統(tǒng)的總體諧波電流水平加以限制。 該標(biāo)準(zhǔn)對以下四類設(shè)備確定了產(chǎn)生諧波電流時發(fā)射限值：a 類設(shè)備：平衡的三相設(shè) 備以及除b 、c 和d 類外的所有其它設(shè)備；b 類設(shè)備：便攜式電動工具；c 類設(shè)備：包 括調(diào)光裝置的照明設(shè)備：d 類設(shè)備：輸入電流具有標(biāo)準(zhǔn)所定義的“特殊波形”，且其有 功功率不大于6 0 0 w 的設(shè)備。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了試驗電路和對試驗電源的要求、對測量設(shè) 備的要求和試驗條件等內(nèi)容。 此外，1 9 9 3 年頒發(fā)的國家標(biāo)準(zhǔn)g b t 1 4 5 4 9 1 9 9 3 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波，該標(biāo)準(zhǔn) 9 第1 章諧波的產(chǎn)生機理和危害 考慮了不同諧波源疊加計算的方法，規(guī)定了各級電網(wǎng)電壓諧波總畸變率和用戶注入電網(wǎng) 的諧波電流容許值，對限制公用電網(wǎng)中的諧波起到了積極的作用。 該標(biāo)準(zhǔn)包含諧波電壓限值和諧波電流允許值；諧波電壓限值是指公用電網(wǎng)諧波電壓 ( 相電壓) 限值，見表卜1 。 表卜1 公用電網(wǎng)諧波電壓限值 電網(wǎng)標(biāo)稱 電網(wǎng)總諧波畸變率 各次諧波電壓含有率 電壓 奇次偶次 ( k v ) 0 3 85 o4 02 o 6 4 03 21 6 l o 3 5 3 02 41 - 2 6 6 l l o2 ol ，60 8 諧波電流允許值是指公共連接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量( 方均根值) 不應(yīng)超過表1 - 2 中規(guī)定的允許值。 表卜2 注入公共連接點的諧波電流允許值 基準(zhǔn) 諧波次數(shù)及諧波電流允許值( a ) 標(biāo)準(zhǔn) 短路 電壓 容量 23 4 5 6 78 91 0l l 1 21 31 41 51 61 7 1 81 92 0 k v m 、，a o - 3 s1 07 s 6 23 96 22 6 4 41 92 l1 62 8t 32 4l l1 29 71 88 61 67 。8 61 0 04 33 42 l3 41 42 4 l ll l 8 51 67 11 36 16 85 31 04 79 04 3 l o1 0 02 62 01 32 08 51 56 46 85 i9 ，34 37 93 74 13 2 6 02 85 42 6 3 52 5 01 51 27 71 25 18 83 84 13 15 6 2 64 72 2 2 51 93 61 73 21 5 6 65 0 01 61 38 。t1 35 a9 34 t4 33 j5 92 75 02 32 6 2 03 81 1 83 41 6 l l o7 5 01 29 ，6 6 09 6 4 06 ，83 03 22 24 32 03 71 71 91 52 81 32 5 1 2 本章小結(jié) 本章主要講述了諧波理論的一些基礎(chǔ)知識，分析了諧波的來源、諧波危害和諧波的 限制標(biāo)準(zhǔn)。 1 0 大慶石油學(xué)院碩t j 研究生學(xué)位論文 第2 章諧波消除和抑制的主要技術(shù)措施 由于電力系統(tǒng)中存在著各式各樣的諧波源，使得高次諧波的干擾成了當(dāng)前電力系統(tǒng) 中影響電能質(zhì)量的一大“公害”，各國對電力電網(wǎng)電壓正弦波形畸變的極限值都有明確 的規(guī)定，要求用戶對接入電網(wǎng)的設(shè)備產(chǎn)生的諧波應(yīng)采取一定措施進行抑制。諧波抑制是 提高電能質(zhì)量，保證供用電設(shè)備安全可靠運行的重要手段之一。諧波污染問題的抑制方 法可分為預(yù)防性的和補救性的兩類： ( 1 ) 預(yù)防性的解決方法是指避免諧波及其后果出現(xiàn)的措施，包括： 變流器中的相位抵消或諧波控制。 開發(fā)有效的過程和方法來控制、減小或消除電力系統(tǒng)設(shè)備( 主要是電容器、 變壓器和發(fā)電機) 的諧波。 ( 2 ) 補救性的解決方法是指為克服既存諧波問題所采用的技術(shù)。如使用無源濾波 器和有源濾波器。 使用無源濾波器其主要是改變在特殊頻率下電源的阻抗，適用于穩(wěn)定、不改變的系 統(tǒng)。傳統(tǒng)的方式多選用無源濾波器，無源濾波器出現(xiàn)最早，因其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、運 行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。而使用有源濾波器主 要是用于補償非線性負(fù)載。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn) 生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流頻譜，以抵消原線路諧波源所產(chǎn)生 的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。其中，核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系 統(tǒng)，即其工作靠數(shù)字信號處理( d s p ) 技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管( r e s t ) 來完成。 目前，在具體的諧波治理方面，出現(xiàn)了無源濾波器( l c 濾波器) 與有源濾波器互補 混合使用的方式，充分發(fā)揮i _ 1 2 濾波器結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、成本低，有源電力濾波器補 償性能好的優(yōu)點，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點，兩者結(jié)合使用，從而使 整個系統(tǒng)獲得良好的性能。 2 1 無源濾波器 無源濾波器( p f ：p a s s i v ef i l t e r ) 也稱為l c 濾波器，是由濾波電容器，電抗器和 電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置。無源濾波器的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長的歷史，其設(shè)計 方法穩(wěn)定可靠，有大量的實際工程經(jīng)驗可以參考。在交流系統(tǒng)中，無源濾波器不僅可以 起到濾波作用，而且還可以兼顧無功補償?shù)男枨?。無源濾波器可分為單調(diào)諧濾波器，雙 調(diào)諧濾波器三調(diào)諧濾波器和c 型濾波器等。 以單調(diào)諧濾波器為例，單調(diào)諧濾波器由電容元件c ，電感元件l 和電阻元件r 串 聯(lián)而成，其阻抗z f 與頻率u 之間的關(guān)系為 z ，= r 壩三一專 ( 2 在理想情況下，如果濾波器的諧振頻率，正好等于某一次諧波頻率，則對于該次 諧波而言，濾波器的阻抗為極小值r 。由于濾波支路對于該次諧波電流阻抗很小，所以 ，i i 第2 章諧波消除和抑制的主要技術(shù)措旆 經(jīng)其分流，可以減小注入交流系統(tǒng)的諧波電流，從而達到對該次諧波的抑制作用。 雙調(diào)諧濾波器有兩個諧振頻率，同時吸收兩個頻率的諧波，其作用可以近似等效于 兩個并聯(lián)的單調(diào)諧濾波器。雙調(diào)諧濾波器與兩個單調(diào)諧濾波器相比，它在基頻下的功率 損耗較小，且只有一個電感器承受全部沖擊電壓。出于占地面積以及經(jīng)濟性的考慮，雙 調(diào)諧濾波器越來越多地被實際工程所采用。 無源濾波器具有設(shè)計簡單的優(yōu)點，但其濾波效果依賴于系統(tǒng)阻抗特性，并容易受溫 度漂移，網(wǎng)絡(luò)上諧波污染程度、濾波電容老化及非線性負(fù)荷變化的影響。此外，由于無 源調(diào)諧濾波器僅可對特定諧波進行有效地衰減，出于經(jīng)濟和占地面積方面的考慮，濾波 器個數(shù)均是有限的，所以對于諧波含量豐富的